标题：比钢水还烫的"冰"：六方密堆积超离子冰首次实验证实 栏目：science 草稿：
2026-10-07
法国原子能委员会（CEA）物理学家亚历克西斯·福雷斯蒂耶领衔的团队，把微米级水样夹在两颗钻石尖之间（金刚石压砧），加压到 230 吉帕——约 230 万倍地球海平面大气压，同时用激光把样品加热到 4000 华氏度以上。极窄的同步辐射 X 射线束打进去，衍射图谱显示：氧原子排成了六方密堆积（hcp）晶格——理论上预言过、但实验从未明确观测到的结构。论文发表在《物理评论快报》。
这种冰的怪异之处在于它是"超离子态"：氧原子锁在刚性晶格里像固体，氢原子核却像液体一样在晶格中自由穿行、导电。科学家此前已在实验中做出面心立方（fcc）结构的超离子冰（冰 XVIII）；新实验发现，在 200 吉帕、1800 开尔文以上，六方密堆积结构会取代面心立方成为主导相。两者的区别主要是氧原子密排层的堆叠方式：fcc 是 ABCABC，hcp 是 ABAB。加压超过约 60–80 吉帕时，普通的冰 X 则是体心立方结构——水冰已知有 20 多种晶相。
这不只是实验室猎奇。同样的温压条件存在于天王星、海王星深处。两颗冰巨星的磁场极其诡异：倾斜、偏心，旅行者 2 号 1980 年代飞掠时就观测到了。一个主流假说认为，磁场并非来自像地球那样的中心发电机，而是来自行星浅层超离子冰中流动的电荷。超离子冰导电性强——自由流动的氢携带电荷——搞清新冰相的导电特性，可能重塑我们对这些行星内部结构的模型。
研究团队通过五类衍射峰确认了 hcp 结构，还发现 hcp 和 fcc 可以共存而非泾渭分明。下一步是精确测量新冰相的电导率和热膨胀行为，把这些参数喂进行星内部模型。冰巨星是系外行星中最常见的类型之一，搞懂天王星和海王星，等于拿到理解银河系大量行星的钥匙。顺带一提，地球中心压力约 360 吉帕——这次实验的 230 吉帕，已经摸到了地心压力的量级。
来源：New Scientist、IFLScience、Phys.org、ScienceAlert、Science News Today、Hackaday