科研突破：室温下发现第21种冰相，解开水在极端环境中的秘密

近日，韩国标准科学研究院的研究团队取得了一项重大突破，他们成功地在室温、超高压（超过2吉帕）的条件下，观测到了水在百万分之一秒内经历的多重冻结与融化过程，并据此发现了人类已知的第21种冰相，命名为“冰XXI”。这一成果揭示了此前从未发现的水结晶路径，为理解水在极端环境中的结构变化提供了新视角。

通常，人们认为水只能在温度降至0℃以下时才会结冰，但事实上，冰也可以在室温甚至高于沸点的温度下形成，因为结晶过程不仅受温度影响，也受压力制约。例如，在室温下，当水受到的压力超过0.96吉帕时，就会发生相变，形成一种称为“冰Ⅵ”的晶体结构。在过去的一个世纪中，研究人员通过改变温度与压力，已经在实验中发现了20种不同的冰相结构。然而，在0—2吉帕这一压力区间，水的相变最为复杂，超过10种冰相密集存在，结构极为多样。

韩国标准科学研究院的研究团队利用自主研制的动态金刚石对顶砧（dDAC），首次在室温下生成了“超压缩液态水”，即在超过2吉帕的压力下仍保持液态的水。这一压力是已知结晶压力的两倍以上。dDAC装置利用压电驱动，可在毫秒级时间内均匀加压，避免传统设备因机械扰动引发的结晶误差。团队利用微秒级时间分辨率实时捕捉结晶过程，观察到水在极端压力下出现了复杂的多重结晶路径。

实验结果显示，在这些快速相变中，水会经历此前未被发现的过渡结构，并最终形成一种全新的冰相，即冰XXI。这种新冰具有异常庞大而复杂的晶胞结构，其晶格单元呈扁平矩形，形态独特，与此前所有已知冰相显著不同。冰XXI的密度与木星、土星冰卫星内部的高压冰层相近，这一发现可能为研究极端条件下生命起源提供新线索。

这一研究成果不仅对我们理解水在极端环境中的行为有着重要意义，也为开发新型材料和了解行星内部物质演化提供了科学依据。随着进一步的研究，人们可能会揭开更多关于冰和水在不同条件下的秘密，为人类探索自然世界带来新的启发。