Ново проучване за водата променя напълно познанията ни!

Водата е една от най-фундаменталните молекули на Земята и въпреки това учените едва в последните години започват да осъзнават колко странно е това вещество. Конкретният случай: изследователи са открили, че водата съществува не в една, а в две отделни течни фази, всяка от които с големи разлики в структурата и плътността.

Използвайки рентгенови лъчи за изучаване на H2O в безпрецедентни детайли, физици от Стокхолмския университет в Швеция предоставиха доказателства, че течната вода, която познаваме и обичаме, не е само едно състояние, а всъщност е флуктоация между две форми – с висока и ниска плътност.

„Новите резултати дават много силна подкрепа на картината, при която водата при стайна температура не може да реши в коя от двете форми трябва да бъде – с висока или ниска плътност, което води до локални колебания между двете“, казва един от изследователите, Ларс ГМ Петерсон.

„Накратко: Водата не е сложна течност, а две прости течности със сложна връзка.“

Повечето от нас сме учли в гимназията, че водата съществува в три отделни агрегатни състояния: течна вода, твърд лед и водни пари.

Но всъщност не е толкова просто – водата може да съществува и в странно плазмено състояние и дори стандартните три състояния на водата, които познаваме, са по-странни, отколкото сме си представяли.

Например (единствено с изключение на живака) водата има най-високото повърхностно напрежение от всички течности и за разлика от почти всяко друго известно вещество, водата се разширява, когато замръзва.

Също така, докато температурите на кипене на други хидриди, като водороден телурид и сероводород, намаляват с намаляване на размера на молекулите, Н20 има изненадващо голяма точка на кипене за такова малко молекулно тегло.

Всъщност учените са идентифицирали 70 свойства на течната вода, които са напълно уникални за H2O от всички други течни вещества, за които знаем.

Един от странните дебати в последно време е дали има повече от една течна фаза на водата. Тази идея се основава на факта, че учените вече знаят, че ледът може да съществува в различни форми с висока и ниска плътност.

Например ледът, който познаваме като ледените кубчета от хладилника е известен като кристален лед. Той е силно подреден с всичките му индивидуални молекули подредени по повтарящ се модел.

Ледът съществува и в друга форма, известна като аморфен лед, при която молекулите са по-неподредени. Макар че не е нещо, което повечето от нас знаят, аморфният лед вероятно е най-разпространеният вид твърда вода, открита във Вселената, и може да се преобръща между различни версии с висока и ниска плътност.

По тази причина изследователите подозираха, че може би течната вода може да прави същото. Но досега никой не беше успявал да изучи молекулярните промени достатъчно подробно, за да разбере какво точно става.

Новото изследване използва два различни вида рентгеново изображение за проследяване на движението и разстоянието между H2O молекулите, като водата преминава от аморфно, стъкловидно, замразено течно състояние до вискозна течност и след това в друга, още по-вискозна течност с по-ниска плътност ,

Това, което учените наблюдават е доказателство за две отделни течни фази.

„Новото забележително свойство е, че откриваме, че водата може да съществува като две различни течности при ниски температури, където ледената кристализация е бавна“, казва Андерс Нилсон от изследователския екип.

Това, разбира се, е само едно проучване и други независими екипи ще трябва да извършат собствена проверка на изследванията, за да подкрепят претенцията, преди да се пренапишат учебниците. Но това не е първият път, когато учените се натъкват на странно второ течно състояние на вода.

Миналата година екип от университета в Оксфорд също показа, че между 40 и 60 градуса по Целзий (104 градуса и 140 градуса по Фаренхайт) течната вода може да „превключи“ и да демонстрира съвсем нов набор от свойства в зависимост от състоянието, в което се обръща.

Важно е, че това ново проучване добавя още едно важно парче към пъзела, който започва  постепенно да разкрива колко странна и очарователна е тази вездесъща молекула.

Новото проучване е публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Източник: Мегавселена