冰的密度，和水一样大？_风闻

文/观察未来科技

冰是一种固态物质，其结构是由水分子排列组成的。水分子在冰中以四面体形状相互键合，形成了一个类四方晶系结构。

在冰中，水分子比在液态水中的分子更加有序和紧密。如果把冰和液态水的分子形象地比较，可以想象冰中的水分子比液态水中的水分子有更多的固定连接。这些固定连接使得冰具有固定的形状，同时也限制了冰中水分子的活动。因此，冰相对于液态水来说更加固定和有序。

冰的密度比水小**——**冰的密度一般为0.92g/cm^3，而水的密度为1.00g/cm^3，所以冰浮在水面上。

然而，无定形冰却与普通冰的密度有所差别。无定形冰是一种缺乏固定形状的冰，它可以是结冰、冰花、冰霜等。无定形冰没有固定的形状和体积，并且通常是通过冷却空气或表面上的液体（如结冰）而形成的。

近90年前，科学家发现了低密度无定形冰，这种冰的密度为0.94 g/cm3。而到了上世纪80年代，科学家将普通的冰放置在接近-200 ℃的环境下压缩，又发现了另一种密度不低于1.13 g/cm3的高密度无定形冰。在这之后，这两种存在巨大密度差异的冰，一直被认为是无定形冰的全部形态**。**

但现在，一项发表于《科学》杂志的研究又报告了一种全新的无定形冰：中等密度无定形冰（MDA）。由伦敦大学学院和剑桥大学领导的团队将普通的冰和钢球放置在接近-200℃的容器里，通过剧烈摇晃，冰被钢球碾成了白色粉末。

为了维持超低温，研究人员在进行球磨的容器里充满了液氮，而冰在液氮中的浮力，也使得研究人员得以测出冰的密度。**结果，球磨产生的粉末状的冰，密度落在了一个空白地带——**1.06±0.06 g/cm3，恰好处于高、低密度无定形冰之间。同时，X射线衍射确认了这种冰的无序结构。

这就是新发现的中等密度无定形冰。随后，研究团队通过对晶态冰施加持续的剪切应力来模拟球磨的效果，在计算机中创建出MDA的模型。

**MDA的发现或许将重塑科学家对于冰的认知。一方面，MDA为科学家带来新的疑问，那就是这种全新的形态究竟意味着什么？一种猜想认为，就如同我们熟悉的石英玻璃是二氧化硅的玻璃态，与液态水密度、衍射性质相近的MDA，也是液态水真正的玻璃态。另一方面，MDA对天体运动的认识也具有影响。**由于在宇宙中极低的温度下，冰不具备形成晶体所需的热能，因此，无定形冰在宇宙中十分常见。