宇宙冰晶藏玄機！顛覆人類對水與生命的認知

最新研究顯示，宇宙中最常見的「低密度無定形冰」其實暗藏微小晶體結構，這項發現將徹底改寫我們對行星形成、星系演化乃至生命起源的理解。由英國倫敦大學學院和劍橋大學組成的團隊，在《物理評論B》期刊發表了這項突破性研究。

過去數十年來，科學界普遍認為太空中的冰屬於無定形結構，就像液態水般完全無序。但最新實驗與模擬資料證實，這種存在於彗星、冰衛星和星際塵埃雲中的冰，其實鑲嵌著寬度僅約3奈米（略寬於DNA單鏈）的微型晶體。研究主要作者Michael Davies博士表示：「我們首次在原子層級看清了宇宙中最常見冰的樣貌。」

這項發現對「泛種論」提出新見解。該理論認為地球生命的基礎分子可能透過冰彗星傳遞，而低密度無定形冰正是運輸載體。但Davies博士指出：「部分結晶的結構會減少可容納有機分子的空間，不過冰中仍存在無定形區域可供儲存生命原料。」

研究團隊採用雙重驗證方法：一方面透過電腦模擬不同冷卻速率下的水分子排列，發現含20%晶體比例的結構最符合X射線繞射資料；另一方面實際製備各種無定形冰樣本，發現經再結晶處理後，其結構特徵會因原始形成方式而異。共同作者Christoph Salzmann教授強調：「這證明宇宙中的冰並非完全無序，而是保留著液態水的某些記憶。」

這項研究開啟諸多新課題：無定形冰中的晶體尺寸是否受形成條件影響？是否存在完全無定形的冰？值得注意的是，團隊2023年發現的「中密度無定形冰」密度恰與液態水相同，這種特殊狀態可能隱藏著解開水之謎團的關鍵。劍橋大學Angelos Michaelides教授表示：「水是生命之源，但我們對它的認識仍遠遠不足。」

從實用角度來看，這項發現將影響太空科技發展。Davies博士補充：「冰在太空中可能是高效能材料，既能作為輻射遮蔽層，也能分解成氫氧燃料。準確掌握其各種形態特性至關重要。」