根據化學家的電腦模擬和實際實驗研究，在像海王星這樣的巨型行星中，由於內
部溫度可達攝氏1000度以上，壓力則比我們平日感覺得到的地表大氣壓力還大10
萬倍以上，造成一般物質在這種極端環境下，行為會變得非常怪異，包括水也是
一樣。
科學家數年以前就已經預測水在巨行星中的極端環境下，會不像一般的固體，也
不像一般的液體，而是成為一種所謂的「超離子（superionic）」狀態，水分子
中的氧原子基本上固定不動，氫原子則在氧原子周圍高速竄動。
美國加州勞倫斯--利佛摩爾國家實驗室（Lawrence Livermore National Labora
-tory）Laurence Fried等人進行實驗，利用兩塊鑽石將水加壓至極高壓力狀態，
然後在利用紅外雷射光束加熱這些水。他們監測在高溫高壓狀態下的水分子振動
頻率，試圖找出這些振動頻率有無突然的轉變；當水的狀態（或相位）轉變時，
振動的頻率會不同。不過，Fried表示：從實際實驗中，他們僅能知道相位轉變的
分際在哪裡，卻不知到這個分際的另外一邊是什麼樣的狀態。
因此他們利用腦模擬原子的行為，結果發現：根據他們測量到的振動頻率邊界，
水分子確實進入介在液態和固態之間的奇異超離子狀態。這個模擬同時顯示當溫
度和壓力持續增加時，水分子會分裂，成為一種密度比一般的冰還大的非分子的
型態。再繼續增溫增壓後，便會轉變成超離子狀態。你可以想像：氧原子基本上
像是固定的格子一樣，而氫原子則能自由移動。地球的常溫常壓下，超離子水會
發生爆炸；但在行星內部，則會如同鐵一般堅硬，且因高溫而散發出黃色的光芒。
由於是以實際實驗配合電腦模擬而得到的結果，其他相關研究學者對Fried等人的
認同度相當高。不過，為了確保結果無誤，Fried等人將繼續進行熱能在這種超離
子狀態下的傳遞速度有多快的測量，以便能獲知超離子水的真實狀態。
Fried表示：如果超離子水真的存在於巨型氣體行星的核心，那麼太陽系中超離子
水的含量，或許比我們熟知的液態或固態的水或冰還多。更有甚者，超離子水的絕
佳導電性，或許正是天王星與海王星等巨行星內部的巨大磁場的來源。
參考資料來源：http://www.nature.com/news/2005/050321/full/050321-4.html,
2005.03.22
* 轉載自臺北天文館
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