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金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？

金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
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金属氢是可能实际存在的 。 事实上 ， 木星和其它类似气态巨行星固态内核被认为主要由它构成 。
金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
能否利用现有技术在地球上制造金属氢是很难回答的问题 ， 因为这取决于你对金属氢的定义 。 氢在大气中通常以双原子分子的形式（即H2 ， 也称分子氢）存在 。 当氢分子被压缩时 ， 它会在保持双原子结构的情况下变成固态 ， 再到金属态 ， 即金属氢分子 。 进一步加压 ， 氢分子将会分裂成为金属氢原子（H而不是H2） 。 由于获得H比H2需要更大的压力 ， 因此制造的可行性和成功性评估等问题一般是针对氢原子的 。
金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
图解：哈伯太空望远镜的WFC3相机于2014年所拍摄到木星的真实色彩影像 ， 可清楚看见木星南半球的大红斑
在地球上 ， 极端高压可以通过两种方式实现 ， 一种是通过激波 ， 即在实验室用某物撞击目标或者用强激光击中某物；一种是通过金刚石压砧 ， 即一种在两个金刚石之间压缩物质的装置 。 这是其中一些结果：
【金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？】在激波实验中 ， 氘分子（含额外中子的氢）中检测出了金属性 。 在2011年[1] ， 金属氢分子在以220GPa压强（约为地心压强的三分之二）运行的金刚石压砧中被发现 。 2017年据称发现金属氢原子 ， 这引起来很多的争议[2] 。 据我所知 ， 这一结果还没有再次被生产出来（原始标本已经瓦解了） ， 不过人们还在努力尝试 。
金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
图解：这幅模型剖面图显示木星内部的构造 ， 液态金属氢覆盖着内部深处的岩石核心
我想说的最后一点是 ， 我很想消除这样一种观点——由于一种物质状态是在极端条件下实现的 ， 因此从某种程度上来说 ， 物质状态“没有那么实用或者有效” 。 除去某些物理领域(粒子物理学、宇宙学等)只在极端条件下(实验)运作这一事实 ， 在固态物理中 ， 高压是我们拥有的“最干净”的调谐参数之一 ， 它能够以有意义的方式深刻地改变材料的性质 。 从高压实验中获得的见解对于我们理解任何和所有的晶态固体都是非常宝贵的 。
金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
金属氢是氢的一种状态 ， 在这种状态下 ， 它表现得像导电体 。 1935年 ， 尤金·维格纳和希拉德·贝尔·亨廷顿根据理论预测了这一状态 。
在高压和高温下 ， 金属氢可以以液体而不是固体的形式存在 ， 研究人员认为 ， 它可能大量存在于木星、土星和一些外行星的内部 ， 在这里需要经受高温和重力的压缩 。
金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
图解：像木星、土星这一类的气态巨行星 ， 其内部可能含有大量的金属氢(灰色部分)及金属氦
木星的结构图显示了行星内部的模型 ， 岩石核心被液态金属氢的深层覆盖(显示为洋红色) ， 外层主要是分子氢 ， 但木星真正的内部结构还不确定 。 例如 ， 由于热液态金属氢与熔化的堆芯混合的对流 ， 堆芯可能已经收缩 ， 并将其内含物带到行星内部更高的位置 。 此外 ， 氢层之间没有明确的物理边界——随着深度的增加 ， 气体的温度和密度平稳增加 ， 最终变成液体 。 除了极光和伽利略卫星的轨道外 ， 其他特征都是按比例显示的 。
金属氢：气态？液态？金属态氢可能存在吗？
相关知识
木星被认为有个由元素混合的致密核心 ， 被一层含有少量氦 ， 主要是氢元素的液态金属氢包覆着 。 除了这个基本的轮廓 ， 不确定的成分还是相当多 。 核心经常被描述为岩石 ， 但是其详细的成分是未知的 ， 而且在这种深度下的温度、压力、和材料的性质也都不清楚 。 在1997年 ， 有人建议用重力法测量是否存在着核心 ， 显示核心大约有12至45地球质量 ， 约占木星总质量的4%至14% 。行星模型认为在行星形成的历史上 ， 木星至少有一段时间有个够大的岩石或冰的核心 ， 才可以从原始太阳星云收集到足够大量的氢和氦 。 假设它确实存在 ， 它可能因为现存的热液态金属氢与地幔混合的对流而萎缩 ， 并且熔融在行星内部的较上层 。 核心现在可能完全消失 ， 但由于重力测量仍不够精确 ， 还不能完全排除这种可能性 。
作者： quora
FY: 小步
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