研究人员发现了两种新形式的“咸冰”，当水和普通盐在寒冷和高压条件下结合时形成。这些奇怪的结构是在实验室里通过压缩两颗钻石之间的盐水而形成的，可能会在木星和土星周围冰冷的含海洋卫星的表面和深处发现。除了对行星科学很重要外，这些发现还可能对物理化学研究甚至能源研究产生影响——在这些研究中，这些被称为水合物的化学晶格被用于能量存储。
这篇论文的作者、华盛顿大学的行星科学家巴蒂斯特·Journaux教授说:“如今在科学领域有基本发现是很罕见的。
“盐和水在地球条件下是众所周知的。但除此之外，我们完全一无所知。
“现在我们有了这些行星状物体，它们可能含有我们非常熟悉的化合物，但条件非常特殊。
“我们必须重做人们在19世纪所做的所有基础矿物学科学，但要在高压和低温下进行。这是一个令人兴奋的时刻。”
正如Journaux教授解释的那样，在低温下，水和盐结合形成一种坚硬的、含盐的、冰冷的晶格——被称为水合物——由氢键结合在一起。
到目前为止，人们只知道氯化钠(食盐)能形成一种水合物，这是一种相对简单的结构，每两个水分子对应一个盐分子。
然而，研究人员在中压和低温下发现的两种新水合物截然不同。
一种是每17个水分子对应2个盐分子，另一种是每13个水分子对应1个氯化钠分子。
在他们的研究中，Journaux教授和同事们在一对钻石之间放了一小滴盐，他们用来将液体压缩到大气压力的2.5万倍。
Journaux教授说:“我们试图测量添加盐会如何改变我们能得到的冰量，因为盐是一种防冻剂。
“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。”
此外，他指出，“它具有行星科学家一直在等待的结构。”
来自木星卫星表面的化学特征似乎比预期的更“水”——这一事实可能是由Journaux教授和他的团队发现的高压水合物中发现的不同的水冰比所解释的。
事实上，根据研究人员的说法，他们在钻石压力机中复制的那种寒冷、高压的条件在木星的卫星上很常见，科学家们认为，在木星的卫星上，3 - 6英里厚的冰层隐藏着几百英里深的海洋。
在这些海洋的底部，甚至有可能存在着密度更大的冰。
Journaux教授解释说:“压力使分子靠得更近，因此它们的相互作用发生了变化——这是我们发现的晶体结构多样性的主要原因。”
研究小组发现，在钻石压机释放压力后，两种水合物中的一种甚至保持稳定。
Journaux教授说:“我们确定，在-50摄氏度(-58华氏度)的标准压力下，它仍保持稳定。
“所以，如果你有一个非常咸的湖泊，比如在南极洲，可能会暴露在这样的温度下，这种新发现的水合物可能存在于那里。”
随着他们最初的研究完成，研究人员现在正寻求生产或收集更大的新水合物样本。
这将使他们能够更详细地分析化学结构，并确定它们的特征是否与从木星冰冷的卫星上探测到的特征相匹配。
jouraux教授说:“除了地球之外，这是唯一一个液态水在地质时间尺度上稳定的行星体，这对生命的出现和发展至关重要。
“在我看来，它们是太阳系中发现外星生命的最佳地点。
“我们需要研究它们奇异的海洋和内部，以便更好地了解它们是如何形成、进化的，以及如何在远离太阳的太阳系寒冷地区保留液态水。”
即将到来的两个探测木星卫星的任务是今年4月发射的欧洲航天局的木星冰卫星探测器，以及计划于明年10月发射的美国宇航局的木卫二快艇。
除了这些任务，美国宇航局正在计划另一项任务——蜻蜓，它将在2026年的某个时候发射到土星的卫星泰坦。
根据研究人员的说法，更好地了解这些任务将遇到的化学物质可能有助于改进他们寻找外星生命特征的方法。
这项研究的全部结果发表在《美国国家科学院院刊》上。