Учени разгадаха 130-годишна мистерия за странните свойства на водата

Водата е най-важната субстанция за живота на Земята, но същевременно остава една от най-загадъчните материи във вселената.

Още от края на XIX век, благодарение на работата на Вилхелм Рьонтген, е известно, че H₂O притежава 66 свойства, които я отличават от всички останали течности.

Сред тях са специфичната ѝ плътност, високият топлинен капацитет и повърхностното напрежение, които не следват стандартните закони на термодинамиката.

За да обяснят тези аномалии, учени от Университета в Стокхолм и лабораторията в Поханг, ръководени от Андерс Нилсон, проведоха мащабно изследване, публикувано в списание Science. Те се фокусираха върху търсенето на т.нар. втора критична точка (LLCP).

Докато стандартната критична точка на водата е при 374 градуса по Целзий, теорията предвиждаше съществуването на втора такава при екстремно ниски температури, където разликата между две течни фази на водата изчезва.

Използвайки рентгенов лазер със свободни електрони, екипът успя да заснеме процесите в преохладена вода с невероятна скорост, преди тя да се превърне в лед. Наблюденията доказаха, че при температура от около -63 градуса по Целзий (210 келвина) и огромно налягане от близо 1000 атмосфери, се появява ново критично състояние. В тази точка двете фази на водата – с висока и ниска плътност – се сливат в една.

Това откритие потвърждава хипотезите на Рьонтген отпреди 130 години, използвайки неговото друго голямо откритие – рентгеновите лъчи.

Според професор Нилсон, наличието на тази критична точка обяснява защо водата проявява странно поведение дори при нормални условия, като например факта, че тя достига максимална плътност при 4 градуса по Целзий и ледът плава над повърхността ѝ.

Локализирането на тази точка ще има дългосрочно отражение върху редица научни дисциплини. Разбирането на фундаменталните свойства на водата е от решаващо значение за напредъка в биологията, химията, геологията и климатологията.

Учените планират следващите им изследвания да се концентрират върху това как тези физични открития влияят на жизнените процеси и промените в глобалния климат.