科學家借助超快X射線衍射技術，首次清晰捕捉到一種全新形態的水——“超離子水”的結構特征。這項突破性發現由德國羅斯托克大學、法國CNRS綜合理工學院及赫姆霍茲德累斯頓-羅森多夫中心聯合團隊完成，相關成果揭示了這種物質在極端條件下的獨特物理性質。

研究顯示，超離子水的微觀結構呈現“固液共存”特征：氧原子構成穩定的晶格框架，而氫離子（質子）則像液體般在晶格間隙自由流動。這種特性使其導電性遠超普通水，甚至接近金屬材料的水平。實驗通過強激光模擬行星內部環境，在約2500開爾文高溫和150吉帕高壓條件下成功誘發水的相變，其中150吉帕壓力相當于地球大氣壓的150萬倍。

該發現為解釋天王星和海王星的異常磁場提供了關鍵線索。這兩顆冰巨星的磁場結構復雜，存在四個磁極且強度劇烈波動，傳統理論難以完全解釋。研究團隊推測，行星內部廣泛存在的高導電超離子水層可能是導致磁場畸變的主因。由于這兩顆行星的主要成分均為水，科學家認為這種在地球上極難維持的物質狀態，或許才是太陽系中水的普遍存在形式。

實驗過程中，研究團隊面臨兩大技術挑戰：如何制造極端環境并捕捉瞬態結構。通過快速連續沖擊壓縮技術，實驗室在瞬間達到180吉帕壓力，但這種狀態僅能維持數皮秒（萬億分之一秒）。為匹配這一時間尺度，團隊采用超快X射線激光脈沖進行探測，最終觀測到氧原子晶格呈現面心立方與六方堆積的混合形態，內部存在大量堆垛層錯，表明水分子在極端壓力下仍未達到理論上的最密堆積狀態。

這項研究不僅刷新了人類對物質相變的認識，也為行星內部動力學研究開辟了新方向。盡管實驗室條件與行星內部存在差異，但超離子水的發現為構建更精確的行星模型提供了重要參數，未來或可幫助解釋更多類地行星的磁場演化機制。