发现两种新形式的盐水可以改写基础化学：

两种新发现的冷冻盐水形式可以帮助科学家解开关于太阳系冰壳卫星的谜团。

当承受比地球自然界更高的压力和更低的温度时，水合氯化钠（通常称为盐水冰）中的原子排列成前所未有的结构，其中水分子的比例比盐高得多。

这可以解释奇怪的化学特征木星卫星 Europa 表面的一种物质，它似乎比科学家预期的更含水。

华盛顿大学的地球和空间科学家 Baptiste Journaux 说：“现在很少有科学上的基础性发现” .

“盐和水在地球条件下是众所周知的。但除此之外，我们完全处于黑暗之中。现在我们拥有这些行星物体，它们可能含有我们非常熟悉的化合物，但在非常奇异的条件下。我们必须重做人们在 1800 年代所做的所有基础矿物学，但要在高压和低温下进行。这是一个激动人心的时刻。”

在我们的家园世界，盐和水都很丰富。当结合时，盐分子溶解在水中的分子中，形成溶液。盐的存在降低了冰点与未加盐的水相比，溶液的体积，但随着温度在典型的地球大气条件下持续下降，它最终会结冰。

一种新水合物的图像，有 17 个水分子和两个钠。（Journaux 等人，PNAS，2023 年）

当它这样做时，分子将自身排列成称为水合物的刚性晶格结构。在地球上（实验室外），这个结构只有一种构型：每两个w一个盐分子

在围绕木星运行的欧罗巴和木卫三等卫星以及土星的卫星土卫二上，科学家们也发现了盐和水的证据，只是两者的发现条件恰好与那些在地球上。

这些遥远世界的表面暴露在接近真空、远离太阳的地方，表面会变得极冷。在它们的冰层下面是海洋，在某些情况下，海洋的厚度可能是地球上最深水域的 100 多倍，从而产生了相当极端的压力和温度。

Journaux 和他的同事着手调查盐对冰的产生有影响。他们在极冷的条件下在金刚石砧座中压缩一小滴盐水，产生高达地球大气压力 25,000 倍的压力，同时将温度降至 -123 摄氏度（-190 华氏度）。

他们没想到接下来会发生什么。

“我们试图衡量 addin克盐会改变我们可以获得的冰量，因为盐起到防冻剂的作用，”Journaux 解释说。“令人惊讶的是，当我们施加压力时，我们看到的是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。”

显示两种新水合物的图表。先前已知的结构在左侧。（Baptiste Journaux/华盛顿大学n)

在他们的实验条件下，研究人员观察到出现了两种新的盐分子和水分子排列。一个特征是每 17 个水分子对应两个盐分子；另一个有 13 个水分子对应一个盐分子。两者都与地球上自然看到的一种盐、两种水截然不同——并且与在冰卫星上观察到的水化学特征一致。

“它具有行星科学家一直在等待的结构，” Journaux 补充道。

研究人员说，主要因素是压力，它将分子挤压在一起并迫使它们寻找新的共存方式。但即使释放压力，其中一种新发现的水合物——具有 17 个水分子的水合物——在高达 -50 摄氏度的温度下仍保持稳定。这表明它也可以在地球上找到，可能在南极洲的冰下。

未来的研究将需要进行以确定这一发现是否可以解决冰冷的月球 m

[水合物的]红外光谱仍有待在未来的研究中确定，”研究人员写道，“但其超水合结构可以解开水合物表面不明水合物相这一长期存在的谜团欧罗巴和木卫三。”

该研究已发表在美国国家科学院院刊上。