科学家借助超快X射线衍射技术，首次清晰捕捉到一种全新形态的水——“超离子水”的结构特征。这项突破性发现由德国罗斯托克大学、法国CNRS综合理工学院及赫姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心联合团队完成，相关成果揭示了这种物质在极端条件下的独特物理性质。
研究显示，超离子水的微观结构呈现“固液共存”特征：氧原子构成稳定的晶格框架，而氢离子（质子）则像液体般在晶格间隙自由流动。这种特性使其导电性远超普通水，甚至接近金属材料的水平。实验通过强激光模拟行星内部环境，在约2500开尔文高温和150吉帕高压条件下成功诱发水的相变，其中150吉帕压力相当于地球大气压的150万倍。
该发现为解释天王星和海王星的异常磁场提供了关键线索。这两颗冰巨星的磁场结构复杂，存在四个磁极且强度剧烈波动，传统理论难以完全解释。研究团队推测，行星内部广泛存在的高导电超离子水层可能是导致磁场畸变的主因。由于这两颗行星的主要成分均为水，科学家认为这种在地球上极难维持的物质状态，或许才是太阳系中水的普遍存在形式。
实验过程中，研究团队面临两大技术挑战：如何制造极端环境并捕捉瞬态结构。通过快速连续冲击压缩技术，实验室在瞬间达到180吉帕压力，但这种状态仅能维持数皮秒（万亿分之一秒）。为匹配这一时间尺度，团队采用超快X射线激光脉冲进行探测，最终观测到氧原子晶格呈现面心立方与六方堆积的混合形态，内部存在大量堆垛层错，表明水分子在极端压力下仍未达到理论上的最密堆积状态。
这项研究不仅刷新了人类对物质相变的认识，也为行星内部动力学研究开辟了新方向。尽管实验室条件与行星内部存在差异，但超离子水的发现为构建更精确的行星模型提供了重要参数，未来或可帮助解释更多类地行星的磁场演化机制。
