在北极和南极的严寒中，气泡可以成为发送信息的理想方式。在这些地区进行通讯比说起来要困难得多，因为极低的温度常常会限制对高能耗设备的使用。为了解决这个问题，科学家们率先提出了一项计划，将冷冻的气泡信息作为一种新的通讯方式。
一项发表在《细胞报告·物理科学》(Cell Reports Physical Science) 上的新研究解释了气泡信息如何在地球上最寒冷的环境中发挥作用。这种非传统的方法利用了被困在冰中的气泡，通过操纵这些气泡形成各种形状来传递二进制或摩尔斯电码信息。
气泡信息的灵感
气泡信息的想法源于冰川中自然存在的气泡，它们保存着地球早期历史时期的空气。参与这项新研究的研究人员正在寻找一种简单的方法来基于冰中气泡的分布进行通讯和长期信息存储。
“在自然寒冷地区，利用捕获的气泡进行信息传递和存储比电信消耗的能量更少，而且比纸质文件更隐蔽，”北京理工大学的一名机械工程师、该研究的作者宋梦洁（Mengjie Song）在一份声明中表示。“这些冰信息可以长期保存，并且它们携带的信息易于可视化和阅读。”
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塑造气泡层
水结冰时形成的气泡通常呈球形或细长的针形，它们分散在冰块中。研究人员通过使用冷板（一种将热量从组件中传导走的工具）在两片透明塑料片之间冷冻二维水层来研究这些气泡的形成。
研究人员接着对水施加不同的温度，以观察冻结速率和方向如何影响气泡的形成。
他们发现，通过突然提高冷冻速率（从而急剧降低冷板温度），形成了一个单一的气泡层。更快的冷冻速率产生了蛋形气泡，因此研究人员逐步降低冷冻速率，以产生含有不同气泡形状的连续层。
第一层只有蛋形气泡，第二层既有蛋形气泡也有针形气泡，第三层只有针形气泡，最后一层是清晰的，没有气泡。
破解气泡密码
了解如何控制气泡的形成后，研究人员开始着手将信息编码到冰中。他们首先将各种气泡形状、大小和位置分配给摩尔斯电码和二进制代码相关的字符。然后，他们对冷板进行编程，以控制冷冻速率和方向，从而生成具有气泡信息的定制冰片。
在拍摄冰的照片并将其转换为灰度图后，研究人员训练计算机通过检测气泡的灰度值（没有气泡的区域为深灰色，而气泡几乎为白色）来解码信息。
信息被转换为二进制或摩尔斯电码，然后进一步翻译成英文字母和阿拉伯数字。据研究人员称，二进制编码似乎是一种更好的媒介，因为它可以存储大约长十倍的信息。
除了改进北极和南极的通讯外，研究人员表示，还有很多机会可以研究被困在冰中的气泡。这一研究甚至可能在冶金、食品保鲜和生物制药等各种领域产生应用。
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《细胞报告·物理科学》。利用冷区冰中捕获的气泡进行信息存储
美国国家冰雪数据中心。冰川
