導語‍

每當夏日炎炎的時候，人的身體會因為高溫而感到不適，人們往往需要用各種方法來降溫。早在遠古時期，人們級已經發現水在炎熱天氣中水的升溫速度更慢，於是便利用水來進行降溫。後來還出現了專門用於貯藏冰塊的地窖。

人們在冬天從河裡、湖裡開採冰塊，放在本身溫度比較恆定的天然洞穴或者人工地窖中，可以一直儲存到夏天都不融化，用作解暑的原料。現代科技為人類帶來了製冷壓縮機，於是冰在我們生活中的運用更加常見，已經成為了城市中夏季生活不可或缺的部分。

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除了給我們的生活許多方便以外，冰在整個大自然中也有著重要的地位。全球氣候變暖給了人們全新的難題，那就是冰川融化的問題。地球兩極的冰川已經在極端的低溫下存在了千年萬年，然而卻很有可能在未來因為全球氣溫的升高而融化。

大量的冰川成為海水，將會讓海平面大幅度上漲，我們生活著的大量陸地將會被海洋所淹沒，甚至一些海拔較低的島國會完全消失，人們賴以生存的家園不復存在。因此，全球變暖是一個確確實實會影響到人類正常生活的重大環境問題，必須引起人類的高度重視。

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冰是怎麼形成的？‍

冰是水的固態，水如果在一定的溫度下存在，就會從常見的液態轉化為在固態或者氣態。一般來說，我們預設水冰點是0攝氏度，沸點是100攝氏度，這已經成為了人類的“常識”之一。

但這其實也是一個需要前置條件的，水只有在標準大氣壓，也就是100kPa的時候，才是標準的0度結冰，100度沸騰，如果大氣壓發生了變化，那麼水的沸點和冰點自然也會發生變化。舉個例子來說，在我國的青藏高原，就因為海拔高、空氣稀薄，所以大氣壓也更低，水不到一百度就會沸騰。

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水為什麼會結冰？那是因為在一定的溫度和大氣條件下，構成水的水分子會以一種有序的排列方式組合在一起，有一定強度和空隙，而不是像液態水那樣緊密地結合在一起，因此形成了有一定強度的固體。

自然，這種形態的水因為分子間有較大的空隙，密度也會更低，所以我們在將冰塊投入水中之後會看到它浮在水面上，在地球兩極的大海中，冰川也會漂浮在海面上。冰塊的形成原理很簡單，但是就是這樣一種我們再熟悉不過事物，其中也蘊藏著不小的學問。

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冰的各種形態‍

我們在生活中確實會看到各種各種的冰，但一般都是取決於凝結成冰的液體中含有什麼物質，這些物質會改變冰在表面上的顏色，形態等。但其實在我們生活的一般環境中，所有不含雜質的水所凝結而成的冰，其實都只是自然界中冰的形態中的一種，被稱為“冰-lh”。

實際上在不同條件下，冰的晶體結構有足足18種，它們的溫度、特性都有所不同，我們可以簡單地將它們視為冰的不同固體狀態。那麼這些形態究竟是怎麼產生的？其中，壓強起到了很大的影響作用。

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地球各處都有著不同的壓強，當水處在不同的壓力之下時，高溫帶來的水分子逸散現象也會有不同的表現方式。比如水的沸騰就是在高溫下水分子進行逸散，化作氣體的現象，但如果壓力足夠強大，水分子就更難逸散出去，於是沸點自然也就會升高。

同樣的道理，水在更高的壓力下，其冰點溫度也會變低。而當壓強到達了一定程度之後，水結成的冰的結構也會出現變化，比如從冰-lh的分子結構是，O與兩個在1/3處的H成O-H鍵， 和另兩個在2/3處的H成氫鍵。

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7號冰真的有那麼神奇嗎？‍

在網路傳聞中，世界上有一種神奇的“7號冰”，只需要一塊就能夠在一瞬間將地球上的海洋全部凍結。自然界中真的存在這樣的物質嗎？如果這樣的物質被別有用心的人所拿到，豈不是會造成嚴重後果？

其實大家完全不用擔心，這種聽起來很陌生的冰並沒有這樣一看就非常科幻的功能，它正是上文說到的冰的晶體結構中的一種。7號冰的形成也和壓強有關，是水在大於等於2。1Gpa，並且小於等於62Gpa的時候會出現的形態。

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在這個範圍的壓強下，常溫下的水會在瞬間凝結成固態，因此一些人才會說，7號冰會將地球上的海洋全部在瞬間凍結。提出這個說法的人，其實並沒有搞清楚這個效果和冰本身沒有什麼關係，主要還是由施加在水上的壓強決定的。

地球上的海洋總面積和非常龐大，不可能整體都陷入這樣的壓強，因此海洋不可能在瞬間完全凍結，更不可能因為一塊7號冰而這樣。所以我們在生活中其實根本無法接觸到七號冰，因為在常溫和常壓之下，7號冰無法存在。

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或許有人對於2。1Gpa這個壓強沒有什麼概念，在我們所知的環境中有最大壓強的就是海底深處了，海面上的平均氣壓是10萬帕，而海底的壓力最大可以達到0。1Gpa，也就是一億帕。而需要形成7號冰，需要21倍於海底深處的壓力，我們自然不會周圍環境中看到7號冰存在。

當然，這樣的壓力也不是無法達到，比如在地底深處就有這樣壓力大小，畢竟海洋也只是處在地殼部分，再往地球內部走，比如地幔、地核，其壓力自然是更大。但是這也涉及到另一個問題，那就是地球深處的溫度。

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地球深處的溫度極高，液態水很難在這樣的環境下存在。當年蘇聯和美國冷戰，互相之間都想要在科學研究方面勝過對方，於是蘇聯決定將地球“鑽通”。這個計劃一開始比較順利，但是蘇聯在只鑽到地下一萬兩千多米時，就停止了這個專案。

停止專案的原因很多，其中一個原因就是地下的溫度非常高，不僅需要更頻繁地更換鑽頭，人類現在用於製造鑽頭的金屬也沒辦法在高速作業環境下承受這樣的溫度，在技術和經濟的雙重壓力之下，蘇聯只好放棄這個計劃，而這個數字也是在此後很長一段時間裡，人類能夠達到的地球最深處。

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意外發現的7號冰‍

按照這樣的說法，人們沒有辦法在常溫常壓下見到7號冰，那麼這種冰是不是隻存在於理論上或者實驗室之中？其實人們並不是沒有發現過完全天然形成的7號冰，甚至這塊7號冰還能夠在人們生活的環境中長期存在，這是怎麼回事呢？

其實它和我們熟悉的一種礦物有關，這種礦物不僅是寶石，在工業方面也有廣泛的作用。如果是在自然環境下形成的，那麼它將會具有極高的價值，甚至被人們稱作是“一顆永流傳”，這就是

鑽石

。

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晶瑩剔透的鑽石，其成分非常簡單，那就是碳元素。碳元素在很多物體中都存在，但並不是純淨的碳元素就可以形成鑽石，它還需要承受極大的壓力，才能夠變化成為這種結構極為堅固的晶體。

而這樣的壓力也給7號冰的形成創造了條件，那就是“礦物結晶水”。如果鑽石在形成的過程中有水的參與，那麼這些水最後有可能被包在已經形成的鑽石中。當然，在鑽石形成的壓強裡，這些水會以7號冰這樣的固態存在。

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在鑽石被開採出土之後，儘管其存在的環境已經發生了變化，但是作為一種結構穩定的礦物，其內部的壓強依然能夠保持恆定不變，於是這些被包裹在鑽石內部的7號冰依然以固態存在。

科學家的這一理論在2018年得到了證實，研究者們就在一顆被開採出來的天然鑽石中發現了固態7號冰的存在，證明了這個猜想並不是只存在於紙上。由於現在鑽石已經可以人工製造，那麼能不能用這種方式來在實驗室中製造容器，儲存其他形態的冰呢？這或許是一個可行的方法。

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結語‍

雖然7號冰對地球上海洋沒有“瞬間凍結”的效果，但是它們對於我們研究地球上其他的物質形態有著重要的意義。在地底深處還有著很多我們未曾接觸過的事物，這些事物究竟以什麼方式存在，至今都還是一個沒能夠完全解開的謎團。

此外，在其他的一些星球上也已經被發現存在了固態水，但這些冰究竟是以什麼方式存在，現在還是未知的。相信隨著科學研究者們對於物質世界的不斷深入探索，我們在將來還會獲得更多關於物質存在方式的知識。

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人類作為一種智慧生物，不光能夠對自己生活的環境進行解釋，同時也會意識到我們對於世界、對於宇宙的瞭解還太少。比如我們如今已經明白冰的18種晶體形態，但並不知道冰還有沒有更多的存在方式，這一切都還是未知的。

人類不會因為如今的成就就沾沾自喜，甚至覺得自己已經成為自然界的主宰，我們在未來還需要不斷前行，才能夠讓我們的種族不斷延續，讓眼界更加寬闊，能夠做到的事情也會更多，比如讓人登上太陽系乃至於太陽系外的其他行星。

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