关于冰，你需要知道的一切……

我们通常在喝饮料时看到漂浮在杯中的冰块。但冰不仅仅是聚会的必备品，它更是我们星球和宇宙的重要组成部分——一种深刻影响我们的基本物质，甚至可能与生命的起源有关。谈论到提神醒脑！

无技术、低技术和高技术

美国人热爱冰。我们用它制作甜点，放在饮料里，并期望汽车旅馆提供一大桶冰。但在制冰技术出现之前，它是从大自然中辛苦采撷的珍贵商品。在19世纪初，美国企业家弗雷德里克·都铎开始将从新英格兰池塘砍下的冰运往西印度群岛等温暖地区。他最终成为了“冰王”，在美国销售数千吨冰用于冰盒，以保鲜食物。

直到一百年前，随着电冰箱的问世，天然冰的利润才逐渐消失。电冰箱利用了蒸发液体的冷却特性。那些带有笨重冷却装置的白色盒子已经演变成了时尚的不锈钢型号，但我们仍然在采集冰。高端饮酒者想要在他们的精酿鸡尾酒中加入优质的、手工制作的冰——完美透明、超大块的冰块，看起来很棒，而且据说融化缓慢，避免稀释。虽然可以在店内制作，但这过程耗时，因此现在有专门的公司提供这种精美的冰。这些冰块是从经过过滤的大块水中手工切割而成，然后在特殊装置中逐渐冷冻数天，这一过程消除了导致浑浊的气泡。价格？高达每块1美元。冰王会嫉妒得脸都绿了。

最复杂的矿物质

冰不仅仅是水的固体形式。根据定义，天然冰是一种矿物质，就像石英一样：一种天然形成的无机固体，具有有序的原子结构。或者说，是多种结构。它至少有18种不同的晶体形态，以及原子随机排列的非晶态。

我们饮品中冷却用的那种，六方冰或Ih，是最常见的类型，但它也相当不寻常。与大多数固体不同，由于六方原子几何结构，它的固态比液态密度更低。这意味着冰冻水漂浮在液态水上——几乎所有其他物质都不是这样。几何结构是冰山漂浮的原因，也有助于解释为什么水体不会从底部开始完全冻结，从而使水生生物得以在冬季生存。

普通冰也以雪花的形式出现，它们在水蒸气中呈现六方形状。不太为人所知的是发丝冰，它在被特定真菌侵染的木材上形成细丝状。

其他奇特的冰结构是在实验室中制造的。研究人员最近发现，将室温水夹在原子厚的碳片之间，会迫使水分子排列成二维方形阵列，形成一种新型的冰。

有趣的事实：库尔特·冯内古特的《猫的摇篮》小说中出现了冰九，这是一种虚构的冰，它会立即使所有水结晶，可能导致世界毁灭。虽然确实存在“冰九”，但它只在高压和低温下形成，并且不会“冻结”所有水。

重塑世界

由于全球变暖等因素，地球上巨大的冰储量正在融化，我们正目睹着对我们星球的影响。最令人担忧的问题之一是全球平均海平面随之上升——预计到2100年将上升3至6英尺。但自2011年以来，每年约有4000亿吨格陵兰和南极冰变成水，也带来了其他问题。

首先，有一个叫做冰后回弹的现象。堆积在陆地上的冰会将其压入地壳下方的柔软地幔层。随着我们世界的变暖，曾经被冰覆盖的地区正在回弹，陆地正在被抬升。这也是不同海岸海平面上升幅度不同的原因之一。

此外，所有这些冰的重量曾经使整个地球稍微变平。（单个冰川可以重达数百万吨。）气温升高导致它开始再次变圆。这影响了地球的自转，类似于滑冰运动员伸出手臂以减慢旋转速度，在过去2500年里，每天的长度增加了几毫秒。它还改变了地球的轴倾角：北极点一直在向加拿大漂移，但研究人员最近意识到，当前的冰川融化已将其推向了新的轨迹，朝着英国方向，自2000年以来每年加速7英寸。天文学家的恒星观测和你手机的GPS程序都必须考虑到这一效应。

水的信使

显然，水冰比我们最初认为的要丰富得多。但我们的太阳系仅仅是幸运吗？它又是从何而来的呢？答案就在水本身。

水冰的组成部分——氢原子和氧原子——在宇宙的大部分历史中就已经存在，当然，直到它们结合在一起才成为水。天体物理学家认为，这发生在我们太阳系早期，当时太阳和行星只不过是氢和尘埃粒子组成的旋转云。如果来自深空的能量粒子，即宇宙射线，恰好击中了一个氢原子，它就会被电离，失去一个电子。被电离的氢原子很容易与氧结合，形成我们的H2O冰。

行星科学家通过分析今天水中氢原子的组成进行了测试。氘，一种带有中子的氢，比普通氢重。科学家可以通过了解有多少氢原子是氘来对水样本进行分类，并比较它们的历史。他们发现，彗星上的冰的氘浓度与我们海洋中的水非常相似。这种匹配意味着我们的水冰储量与太阳系的彗星——它们已知最古老的物体之一——具有相同的宇宙起源。

因此，我们知道我们的水资源并非独一无二，因为在任何其他太阳系的形成过程中，很可能也发生了类似的情况。水在其他行星周围可能同样丰富，这增加了找到我们所知的生命，或者至少是宜居条件的几率。

冰，冰，宝贝？

冰可能是生命本身的原因。通过分析来自分子云的光，天文学家不仅观测到H2O，还观测到200种不同的分子——包括H2、二氧化碳和氨——以气体形式或以覆盖尘埃颗粒的冰的形式存在。这些分子可以相互作用产生复杂的有机化合物，从而生成DNA、RNA和氨基酸。这些生物分子或其前体可能通过彗星或小行星来到地球，在我们的星球上——可能还有其他地方——播下生命的种子。

2015年，美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家们更进一步，他们将陨石中发现的有机分子嘧啶暴露在星际条件下。在紫外线辐射、高真空和低温下冷冻在冰中，嘧啶变成了尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶，它们是地球DNA和RNA的主要组成部分。

虽然我们还没有在分子云中发现完整的生物分子或其前体，但这些结果很有希望。我们可能很快就会发现，生命的真正摇篮可能是寒冷且看似敌对的星际冰环境。