金属在超高压超高温状态下还能保持固体吗？（参考地核的条件）？
这个问题非常有意思，而且确实触及了物质在极端条件下行为的奥秘，就像你提到的地核那样。用一句简单的话来说，在“超高压超高温”这样地球内部极端的条件下，金属是否还能保持固体，答案是：不一定，而且情况远比我们想象的要复杂。
要理解这一点，我们得先打破一些日常的直觉。我们平常接触到的金属，比如铁、铜，它们在室温室压下是坚固的固体，加热到一定程度就会熔化成液体，再继续加热就变成气体。但这个“一定程度”是相对于我们所处的环境而言的。
地核的极端条件：一个参考系
你提到地核，这真是个绝佳的参考。地核分为外核和内核。
内核： 这里的温度极高，估计在 5000°C 到 6000°C 之间，比太阳表面还要热。更关键的是，这里的压力也是天文数字，大约是地表大气压的 360 万倍。在这种环境下，内核的主要成分——铁和镍——虽然温度已经远远超过了它们在实验室常压下的熔点，却仍然保持着固体的状态。
这看起来是不是有点违背常识？为什么这么热还不变成液体？
压力是关键：熔点的“推手”
解释这个现象的关键，就在于压力对物质熔点的巨大影响。
想象一下，固体里的原子是被紧密地排布在一个个晶格结构里的。原子之间有很强的吸引力，使得它们只能在自己的位置附近振动。当温度升高时，原子的振动幅度会越来越大，最终可能克服原子间的吸引力，导致晶格瓦解，物质变成液体。
但是，巨大的外压就像一只无形的大手，把这些原子牢牢地压在一起。 它会阻止原子因振动而“逃离”各自的位置，反而会“强化”原子间的相互作用，让它们更难分离。所以，即便是温度很高，但只要压力足够大，原子间的吸引力在压力“助攻”下，就能压制住温度带来的振动，维持住固体的形态。
对于地核内核的铁和镍来说，那高达几百万个大气压的压力，足以将它们的熔点推高到数千摄氏度，远远超过了它们在常压下的熔点。因此，在内核那个既炎热又被极端挤压的环境中，它们依然是固体。
但“固体”的定义也可能在改变
这里还有一个更深层次的问题：在如此极端的条件下，我们对“固体”的定义是否还需要调整？
我们通常认为固体是具有固定形状和体积，且原子排列有序的物质。但在超高压下，原子被压缩得非常紧密，其电子结构可能会发生变化，甚至可能出现我们日常生活中无法想象的形态。
有些科学家认为，在某些极端条件下，物质可能进入一种被称为“超离子态”（superionic state）的区域。在这种状态下，物质的一部分原子（比如阳离子）可能仍然保持着固定的晶格结构，但另一部分原子（比如阴离子）则获得了足够的能量，能够在晶格中自由移动，就像液体一样。当然，这已经不是我们通常理解的“固体”了。
不是所有金属都会有相同的表现
需要强调的是，不同金属的原子结构、原子半径、电子层排布等等都有差异，因此它们对压力和温度的反应也会有所不同。
铁和镍在地核中的表现，是它们自身特性和外部环境相互作用的结果。
其他金属，比如锂、钠这类原子半径较大、结合力相对较弱的碱金属，在相同的超高压高温条件下，可能表现出完全不同的相变行为，甚至可能以我们意想不到的形式存在。
总结一下
回到你最核心的问题：金属在超高压超高温状态下还能保持固体吗？
答案是：是的，在某些条件下，尤其是像地核内核那样巨大的压力存在时，金属可以保持固体，甚至温度远超其常压熔点。 这是因为巨大的压力会显著提高物质的熔点。
但“固体”的定义可能需要被拓展。 在极端压力下，物质的晶格结构可能会发生改变，甚至可能进入“超离子态”这样的混合相。
不同金属在极端条件下的表现各不相同。
科学研究者们通过高压实验设备（如金刚石压砧）模拟地球内部的极端条件，来研究物质在这种环境下的相变和性质。每一次实验都可能揭示物质在极端世界里令人惊叹的另一面。这就像是在解开宇宙最深处的密码，充满了未知和惊喜。
要理解这一点，我们得先打破一些日常的直觉。我们平常接触到的金属，比如铁、铜，它们在室温室压下是坚固的固体，加热到一定程度就会熔化成液体，再继续加热就变成气体。但这个“一定程度”是相对于我们所处的环境而言的。
地核的极端条件：一个参考系
你提到地核，这真是个绝佳的参考。地核分为外核和内核。
内核： 这里的温度极高，估计在 5000°C 到 6000°C 之间，比太阳表面还要热。更关键的是，这里的压力也是天文数字，大约是地表大气压的 360 万倍。在这种环境下，内核的主要成分——铁和镍——虽然温度已经远远超过了它们在实验室常压下的熔点，却仍然保持着固体的状态。
这看起来是不是有点违背常识？为什么这么热还不变成液体？
压力是关键：熔点的“推手”
解释这个现象的关键，就在于压力对物质熔点的巨大影响。
想象一下，固体里的原子是被紧密地排布在一个个晶格结构里的。原子之间有很强的吸引力，使得它们只能在自己的位置附近振动。当温度升高时，原子的振动幅度会越来越大，最终可能克服原子间的吸引力，导致晶格瓦解，物质变成液体。
但是，巨大的外压就像一只无形的大手，把这些原子牢牢地压在一起。 它会阻止原子因振动而“逃离”各自的位置，反而会“强化”原子间的相互作用，让它们更难分离。所以，即便是温度很高，但只要压力足够大，原子间的吸引力在压力“助攻”下，就能压制住温度带来的振动，维持住固体的形态。
对于地核内核的铁和镍来说，那高达几百万个大气压的压力，足以将它们的熔点推高到数千摄氏度，远远超过了它们在常压下的熔点。因此，在内核那个既炎热又被极端挤压的环境中，它们依然是固体。
但“固体”的定义也可能在改变
这里还有一个更深层次的问题：在如此极端的条件下，我们对“固体”的定义是否还需要调整？
我们通常认为固体是具有固定形状和体积，且原子排列有序的物质。但在超高压下，原子被压缩得非常紧密，其电子结构可能会发生变化，甚至可能出现我们日常生活中无法想象的形态。
有些科学家认为，在某些极端条件下，物质可能进入一种被称为“超离子态”（superionic state）的区域。在这种状态下，物质的一部分原子（比如阳离子）可能仍然保持着固定的晶格结构，但另一部分原子（比如阴离子）则获得了足够的能量，能够在晶格中自由移动，就像液体一样。当然，这已经不是我们通常理解的“固体”了。
不是所有金属都会有相同的表现
需要强调的是，不同金属的原子结构、原子半径、电子层排布等等都有差异，因此它们对压力和温度的反应也会有所不同。
铁和镍在地核中的表现，是它们自身特性和外部环境相互作用的结果。
其他金属，比如锂、钠这类原子半径较大、结合力相对较弱的碱金属，在相同的超高压高温条件下，可能表现出完全不同的相变行为，甚至可能以我们意想不到的形式存在。
总结一下
回到你最核心的问题：金属在超高压超高温状态下还能保持固体吗？
答案是：是的，在某些条件下，尤其是像地核内核那样巨大的压力存在时，金属可以保持固体，甚至温度远超其常压熔点。 这是因为巨大的压力会显著提高物质的熔点。
但“固体”的定义可能需要被拓展。 在极端压力下，物质的晶格结构可能会发生改变，甚至可能进入“超离子态”这样的混合相。
不同金属在极端条件下的表现各不相同。
科学研究者们通过高压实验设备（如金刚石压砧）模拟地球内部的极端条件，来研究物质在这种环境下的相变和性质。每一次实验都可能揭示物质在极端世界里令人惊叹的另一面。这就像是在解开宇宙最深处的密码，充满了未知和惊喜。
网友意见
地核的主要成分是铁，其中内核为固态铁，外核为液态铁（见下图[1]），内外地核边界处的压力很大，在330 GPa左右，这些基本上已经达成共识了。不过边界的温度还存在比较大的争议。
根据内核边界的定义，该处的温度应当等于铁在330 GPa压力下的熔点。铁的熔点随着压力的升高而升高，即高压下铁更容易保持固态（大部分材料都满足这个规律）。但330 GPa的压力实在是太大了（这可是330万个大气压），极端高压下铁的熔点测量是比较困难的。
实验上想要产生这么高的压强，要么用金刚石对顶砧（见下图[1]），也就是把两块金刚石削尖了用力怼一块，用减少受力面积（砧尖尺寸大概一两百微米）的代价来换取高压；要么用冲击波，在很短的时间内产生很高的压强。
在这样的限制下进行熔点的测量显然是比较困难的，下图给出了不同压力下铁的熔点[1]，最右边的ICB表示地球内核边界的压力条件。由于上述限制，这一区域的数据较为稀少，并且数据点也比较分散，需要进一步研究获得更多的数据后才能给出准确结论。
参考
- ^abcAnzellini, Simone. Phase diagram of iron under extreme conditions measured with time resolved methods. Diss. Paris 6, 2014. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01164980/document
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