木卫二（木星的卫星之一）表面的红色条纹十分醒目。科学家怀疑它是水和盐的冰冻混合物，但它的化学特征很神秘，因为它与地球上的已知物质不匹配。

华盛顿大学领导的一个国际团队可能已经解决了这个难题，他们发现了一种新型固体晶体，这种晶体是水和食盐在寒冷和高压条件下结合形成的。研究人员相信，在地球实验室中创造的新物质可能会在这些星球的深海表面和底部形成。

这个学习2月20日发表在《美国国家科学院院刊》上的一周，宣布了地球上最常见的两种物质的新组合：水和氯化钠，或食盐。

主要作者说：“现在很少有科学上的基本发现。”巴普蒂斯特报纸他是华盛顿大学地球和空间科学代理助理教授。“在地球条件下，盐和水是众所周知的。但除此之外，我们完全处于黑暗之中。现在我们有了这些行星物体，它们可能含有我们非常熟悉的化合物，但在非常奇特的条件下。我们必须重做19世纪人们所做的所有基础矿物学科学，但要在高压和低温下进行。”低温。这是一个激动人心的时刻。”

这张图片显示了新发现的水合物，每17个水分子中就有两个氯化钠分子。这种晶体在高压下形成，但在低温低压条件下保持稳定。Journals等人/PNAS

在寒冷的温度下，水和盐结合形成一个坚硬的盐化冰格，称为水合物，由氢键固定。唯一的已知水合物因为氯化钠是一种简单的结构，每两个水分子中就有一个盐分子。

但是这两种新的水合物，在中等压力和低温下发现，却有着惊人的不同。每17个水分子中就有两个氯化钠；另一种是每13个水分子含有一个氯化钠。这将解释为什么木星卫星表面的特征比预期的更“含水”。

“它具有行星科学家一直在等待的结构。”Journaux说。

研究人员发现了两种由水和食盐在大约零下50摄氏度的低温下制成的新晶体。之前已知的结构（左）由一个盐分子（黄色和绿色球）到两个水分子（红色和粉红色球）组成。X射线成像使研究人员能够确定新结构中单个原子的位置。中心结构中每17个水分子中就有两个氯化钠分子，即使压力降至接近真空，也会保持稳定，就像月球表面上存在的那样。右边的结构每13个水分子中就有一个氯化钠分子，只有在高压下才稳定。巴蒂斯特报纸/华盛顿大学

Journaux说，新型咸冰的发现不仅对行星科学具有重要意义，而且对物理化学甚至能源研究也具有重要意义。

该实验包括将法国、德国和美国同步加速器设施中的一小点盐水压缩在两颗沙粒大小的钻石之间，将液体压缩到标准大气压的25000倍。透明的钻石让团队可以通过显微镜观察整个过程。

巴普蒂斯特说：“由于盐可以起到防冻剂的作用，我们试图测量加盐会如何改变我们可以得到的冰量。”。“令人惊讶的是，当我们施加压力时，我们看到这些我们没有预料到的晶体开始生长。这是一个非常偶然的发现。”

实验室中产生的这种寒冷高压条件在木星的卫星上很常见，科学家认为5至10公里的冰将覆盖数百公里厚的海洋，底部可能存在密度更大的冰。

Journaux说：“压力只是使分子更紧密地结合在一起，所以它们的相互作用发生了变化，这是我们发现晶体结构多样性的主要引擎。”。

一旦新发现的水合物形成，其中一个结构即使在压力释放后也保持稳定。

Journaux说：“我们确定它在标准压力下保持稳定，最高可达零下50摄氏度。因此，如果你有一个非常咸的湖泊，例如在南极洲，可能会暴露在这些温度下，那么新发现的水合物可能就在那里。”。

该团队希望制作或收集更大的样本，以便进行更彻底的分析，并验证来自结冰卫星的特征是否与新发现水合物的特征相匹配。

即将进行的两项任务将探索木星的冰卫星：欧洲航天局的木星冰月探险家4月发射的任务和NASA的欧罗巴快船任务，于2024年10月启动。NASA的蜻蜓任务2026年发射到土星的卫星泰坦。了解这些任务将遇到哪些化学物质，将有助于更好地针对生命特征进行搜索。

这张图片显示木卫三表面的白色条纹，木卫三是木星最大的卫星。新类型的咸冰的发现可以解释这些条纹中的物质，并为木卫三冰盖海洋的组成提供线索。 NASA/JPL/JUNO

Journaux说：“除了地球之外，只有这些行星体的液态水在地质时间尺度上是稳定的，这对生命的出现和发展至关重要。”。

“在我看来，它们是我们太阳系中发现外星生命的最佳地点，因此我们需要研究它们奇异的海洋和内部，以更好地了解它们是如何形成、演变的，以及如何在远离太阳的太阳系寒冷地区保留液态水。”

这项研究由美国宇航局资助。合著者是教授J.迈克尔·布朗和研究生 杰森·奥特在华盛顿大学。其他合著者在汉堡的德国电子同步加速器；法国的欧洲同步加速器设施；瑞士地球化学和岩石学研究所、德国巴伐利亚实验地球化学和地球物理地球研究所；美国宇航局喷气推进实验室；芝加哥大学。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。