科学家首次见证冰晶云的诞生
千里之外 @ 2016.12.29 , 02:00 下午[-]
研究人员首次在独立的大气分子中见证了冰晶的诞生，这也让我们更深入的了解到冰云冰云在大气层中的形成方式。
这一过程被称为冰核作用，当空气中的细小颗粒吸引水蒸气后就会形成冰晶，随后它就会变成卷云的核心，没错，就是在我们头上飘来飘去的云朵。想要在微观层面观察到这种变化实属不易，但是它对我们了解云层成型以及星球的冷热变化至关重要。
太平洋西北国家实验室的Bingbing Wang表示，这是云层形成过程中最重要的也是最难理解的部分。
冰成型的基本过程当然好理解，但是冰晶的形成，也就是分子首次聚集子一起到底是什么样子，对于我们来说依旧是巨大挑战。
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为了在实验室中重现这一过程，研究团队必须要复制出地球表面高海拔的自然环境，因为在约6千米(约合20000英尺)的高空才是卷云开始形成的地方。
在这个高度下，相对湿度很高，但是温度却很低。这就意味着水蒸气在冻结成冰之前，能够富集在大气中的任何微粒上。
大气中的微粒可能是任何东西，火山灰、飞机排放物甚至是微生物等等。
那么用什么来做实验室中的冰核呢？研究人员选用了被称为高岭石的粘土矿物。这些微粒的大小仅有2-3微米，差不多比人类头发宽度的十分之一还小。
科学家们将高岭石放在罂粟种子大小的装置中，并且严格控制其中的温度，随后用环境扫描电子显微镜进行拍摄。
这种显微镜具有极高的分辨率，同时能够记录仅有50纳米宽的冰晶形成过程，这个宽度，也就是人类头发直径的千分之一而已。
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在高岭石的实验中，以及用碳、氮、氧粒子的其它实验中，冰核的形成温度为205开氏度(约合零下68摄氏度，零下90华氏度)，相对湿度为70%-80%。
在正式研究冰核之前，研究人员表示这是我们首次看到冰晶如何依附着如此小的冰核慢慢成型，让我们从一个以前从未想过的角度来观察这一微小的现象。
纽约州立大学石溪分校的大气化学家Daniel Knopf表示，现在我们能够在纳米尺度和相应的气压条件下实时
控着冰晶的形成。
我们反复重复着这项实验，让肉眼也能够看见云层，真的令人非常兴奋。在未来进一步的研究中，我们还会了解到云层形成与气候之间的重要关系。
戳戳下面的视频，相信你会有更加直观的印象：
本文译自 sciencealert，由 千里之外 编辑发布。