水隻以固體、液體或氣體的形式存在，對嗎？錯！它可以以許多其他的狀态和形式存在，包括一些你可能從未聽說過的。你相信嗎水可以變成熱冰甚至粉末？是的，粉狀水是一種東西。現在，你可能會想，“這怎麼可能？”嗯，這取決于很多事情。大多數時候，溫度和壓力是主要因素。在其他情況下，當水與其他物質結合時會發生奇怪的事情。

Ice-VII

圖片來源：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室

冰是冷的。但不是冰－VII（又名熱冰），它實際上是熱的。科學家們稱之為冰地球上有“冰I”H小“h”表示“六邊形”，因為水在常壓下結冰時，氧原子呈六邊形排列。不過，冰iH當壓力增大時就會變成冰II。當施加更多的壓力時，ice－II就變成ice－III，它不停地運動，直到到達（甚至通過）ice－VII，那裡的氧原子排列成立方形狀。Ice－VII是熱的，因為它隻在高溫高壓下形成地球理論上，它隻能存在于地幔深處，那裡的壓力高到足以将正常的水壓縮成冰－VII。然而，它不會在地幔中形成，因為高溫會在壓力能把水變成冰之前把水變成蒸汽。科學家已經能夠在實驗室制造出ice－VII。他們還在地幔深處形成的鑽石中發現了它。冰是由鑽石在地幔形成時被困在鑽石中的水滴形成的。

幹水

圖片來源：本·卡特

幹水是當我們把天然水和二氧化矽混合（借助機器）時得到的。它的外觀和行為都像固體，即使它95％是水。它由糖狀的粉狀顆粒組成，實際上是覆蓋着二氧化矽的規則水滴。二氧化矽阻止水混合變成液體。幹水首次開發于1968年，并被用于化妝品當時。每個人很快就忘記了它，直到2006年英國赫爾大學的研究人員重新發明了它。科學家認為幹水可以用來吸收二氧化碳大氣考慮到幹水吸收的二氧化碳是普通水的三倍，這可能行得通。科學家也在考慮将其用于有害化學物質的儲存和運輸。

超臨界水

一個物質當它的溫度壓力變得如此之高，以至于液态和氣态之間沒有差别。在水中，也就是氣體之後。水的順序是：固體、液體、氣體和超臨界。在這一點上，水以一種奇怪的蒸汽形式存在，實際上并不是氣體。水在373攝氏度（703華氏度）和220巴壓力下達到超臨界狀态。在這種狀态下，它不能被壓縮回液體。[3]超臨界水（和其他超臨界流體一樣）可以像氣體一樣通過固體流出，但仍然可以溶解像液體一樣的其他物質。

等離子水

圖片來源：英文維基百科

格利澤1214 b是一個奇怪的行星它比地球大六倍，充滿了水－－包括等離子水。也就是說，存在于等離子體狀态的水。[4]處于等離子體狀态的物質有點類似于氣體。它的密度很低，沒有一定的形狀和體積－－就像氣體一樣。然而，與氣體不同的是，這種物質的原子的電子被剝離，帶正電荷的原子核可以自由移動。這就是為什麼一些科學家認為等離子體是帶電的氣體。回到格利澤1214 b。地球離它的星一年隻有38個小時。相比之下，地球距離太陽的距離是太陽的70倍。格利澤1214 b上的白天溫度可以達到282攝氏度（540華氏度），這對于幾乎任何生物來說都太熱了。Gliese 1214 b接近它的恒星是水可能以等離子體形式存在的原因。來自恒星的極高溫度和行星的高壓使水受熱壓縮，變成等離子體。等離子體水被認為是我們前面提到的水的超臨界形式之一。

水的三相點

物質的三相點定義為物質固态、液态和氣态都可以處于熱力學平衡狀态。隻有當物質達到特定的溫度和壓力時，這種情況才會發生。水的溫度和壓力分别為273.16開爾文（0.01 ° C，32.02 ° F）和611.66帕斯卡（6.1166毫巴，0.0060366 atm）。[5]水的三相點是用來确定溫度在開爾文，校準溫度計，并建立其他物質的三相點。水的三相點可以變成固體，液體，或氣體隻需調整其壓力和溫度相應。

快離子冰

圖片來源：Millot，copari，Kowaluk（LLNL）

快離子冰，或ice－XVIII，是另一種形式的冰形成的大量增加的溫度和壓力。它是熱的，黑色的，緻密的，行為像金屬。一塊固體立方體的冰－－XVIII比同等的普通固體立方體重四倍。一些科學家認為冰－XVIII可能是地球上最常見的水宇宙存在于像天王星和海王星這樣的“冰巨星”行星中。有趣的是，科學家們直到2019年才證實了ice－XVIII的存在，盡管它在1988年就被預言了。那一年，一組科學家發現，如果水的溫度和壓力足夠高，它的行為就會像金屬一樣。隻有當溫度達到數千度，氣壓達到數百萬大氣壓時，才會形成ice－XVIII。科學家們在一項實驗中證實了ice－XVIII的存在。在實驗中，他們使用強大的激光産生沖擊波，迅速提高了液滴的溫度和壓力水科學家觀察到，當水變成結晶冰時，水中的氫和氧分子立即分離。氧分子形成了被稱為立方晶格的凍結的固體結構，而氫原子則像液體一樣在硬化的氧周圍流動。一些科學家說，這種所謂的“冰”不能被認為是水，因為氫和氧分子分離了。他們說氫和氧分子必須結合在一起才能被認為是水。[6]

冰島航空

Aeroice是最輕的冰。日本岡山大學的研究人員在2017年的一次模拟中“發現”了它日本在了解水如何變成冰的實驗中。當研究小組試圖找出水在沒有壓力的情況下結冰時會發生什麼時，他們創造了冰。到目前為止，我們提到的冰的其他階段是在對水施加極壓之後形成的。這個模拟着眼于負壓。這個科學家通過提取二氧化矽（又名二氧化矽）中的兩個氧原子來“創造”空氣冰，隻留下矽。然後他們用一個氧原子代替矽原子，然後引入兩個氫原子來制造冰。[7]這一發現可能暗示了水在納米管、納米孔或宇宙其他部分中的行為。

無定形冰

圖片來源：Fausto Martelli等人。

快速冷卻的液體産生無定形冰水所以分子沒有時間形成晶格。由于缺乏正常冰的有序晶體結構，無定形冰通常被認為是玻璃，因為它是一種液體，其運動速度極其緩慢。無定形冰在地球上并不常見，但被認為是宇宙中最豐富的水形式。[8]A 2017年研究無定形冰的計算機模拟意味着玻璃可能代表一種介于晶體和液體之間的狀态。模拟的無定形冰表現出無序的超均勻性，在大的空間距離上存在有序，而在短距離上沒有有序。

燃燒的冰

圖片來源：美國地質調查局

甲烷水合物是一種可以燃燒的冰，你可以像點燃一張紙一樣點燃它。冰中含有甲烷。它是自然形成的海洋深度，在永久凍土，甚至在石油和天然氣管道，在那裡它可以造成堵塞。上世紀30年代，它就是這樣被發現的。燃燒的冰開始于壓縮和凍結的甲烷。冰凍的甲烷很快被冰覆蓋，形成燃燒的冰。考慮到冰中含有大量甲烷，科學家認為冰是一種可能的燃料來源。一立方米燃燒的冰可以釋放160立方米的甲烷。它也比煤幹淨。不幸的是，由于難以在水下開采，許多國家無法用燃燒的冰代替煤炭。當被帶到地面時，它也會變得不穩定。科學家說，燃燒冰也可能起到相反的作用，加劇氣候變化當含有甲烷水合物的永久凍土融化并釋放甲烷到大氣中時，就會發生這種情況。

量子水

圖片來源：Jeff Scovil／橡樹嶺國家實驗室

2016年，美國能源部的科學家們橡樹嶺國家實驗室創造了水的新量子态。他們是通過“擠壓”六角綠柱石晶體之間的水分子而發現這一發現的。巨大的壓縮增加了水分子的壓力，以至于水分子的原子排列不整齊，此時水不再遵循一些物理定律。分子能夠在原子水平上通過屏障，這種行為可以用量子力學被稱為“隧道”這種行為隻有在物質處于量子态時才會發生。科學家認為，水經常進入量子模式，在岩石、土壤甚至活細胞壁中非常狹小的空間中穿行。

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