Изследователи откриха ново състояние на водата

Течната вода при много ниски температури е не само относително стабилна, но съществува и в две структурни форми

Изстудената вода е две течности в едно. До този извод са стигнали американски изследователи, след като са извършили първите измервания на течна вода при температури доста под нормалната й точка на замръзване. Резултатите от изследването са публикувани в списание „Science“, предават от Дарик.

Въпреки изключително широкото си разпространение, водата като химическо вещество все още не е напълно изучена. Учените понякога я наричат най-загадъчното вещество на Земята.

Факт е, че водата не е като другите течности – когато замръзва, тя се разширява, а не се свива, както всички останали, а пък плътността й намалява. Затова водният лед не потъва, а се носи по повърхността. Водата има висока точка на кипене и е отличен разтворител, поради което при различни условия в нея се разтварят болшинството органични и неорганични вещества. И накрая, тя има огромен коефициент на повърхностно напрежение. Благодарение на всички тези уникални свойства водата се е превърнала в основата на живота на Земята.

Водата има още едно интересно качество – замръзва много „неохотно“. Ако други течности започнат да преминават в твърдо състояние постепенно, веднага след като преминат точката на замръзване, то водата „се съпротивлява“ до последно. А за началото на втвърдяването тя винаги се нуждае от кристализационни ядра – суспендирани частици от минерален или органичен произход.

Изследователи от Тихоокеанската северозападна национална лаборатория (PNNL) на Министерството на енергетиката на САЩ решиха да проверят, ако няма такива частици, до каква температура водата ще остане течна.

Известно е, че водата може да присъства в облаците под формата на преохладени капчици дори при много ниски температури, а след това, когато от върха, от най-високите и хладни слоеве, в тези облаци попадне фин леден прах, капките моментално кристализират и падат на земята под формата на ледени зърна или градушка.

Учените разрушили в лаборатория тънкия леден филм с лазер, създавайки преохладена течна вода и след това с помощта на инфрачервена спектроскопия проследили всички най-малки етапи от нейните трансформации в температурния диапазон от 135 до 245 келвина – от минус 138 до минус 28 градуса по Целзий.

На стоп-кадрите от фазовите състояния учените видели, че по време на преохлаждането водата се кондензира в плътна течна фаза, която продължава да съществува едновременно с обичайната течна фаза. В този случай делът на течността с висока плътност бързо намалява, когато температурата се повиши от 190 до 245 келвина.

„Показахме, че течната вода при много ниски температури е не само относително стабилна, но съществува и в две структурни форми“, каза съавторът Грег Кимел в прессъобщение. „Констатациите помагат за разрешаването на дългогодишен спор относно дали дълбоко изстудената вода винаги кристализира, преди да се уравновеси. Отговорът е отрицателен.“

Авторите на проучването са първите, които експериментално доказват, че изстудената вода може да бъде в стабилно двуфазно състояние течност-течност, а фазовото съотношение варира в зависимост от температурата. Преди се смяташе, че по време на изстудяване водата неизбежно се превръща в твърдо състояние с течение на времето.