Οι επιστήμονες έλυσαν επιτέλους ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του νερού

Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science, βοηθά να εξηγηθεί γιατί το νερό συμπεριφέρεται τόσο διαφορετικά από τα περισσότερα υγρά. Συνήθως, τα υλικά γίνονται πυκνότερα όσο ψύχονται. Το νερό, όμως, φτάνει στη μέγιστη πυκνότητά του στους 4 βαθμούς Κελσίου και μετά αρχίζει να διαστέλλεται. Γι’ αυτό ο πάγος επιπλέει, αντί να βυθίζεται, ένα φαινόμενο κρίσιμο για τις λίμνες, τις θάλασσες και τη ζωή που φιλοξενούν.

Όταν το καθαρό νερό ψυχθεί κάτω από το μηδέν χωρίς να κρυσταλλωθεί (μια διαδικασία εφικτή όταν η κρυστάλλωση είναι αργή), οι ανωμαλίες του γίνονται ακόμη πιο έντονες. Μεταβάλλονται ασυνήθιστα ιδιότητες όπως η συμπιεστότητα, η θερμοχωρητικότητα και το ιξώδες. Για να μελετήσουν αυτό το ασταθές καθεστώς, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εξαιρετικά σύντομους παλμούς ακτίνων Χ σε εγκαταστάσεις στη Νότια Κορέα, καταγράφοντας το νερό πριν μετατραπεί σε πάγο, αναφέρει το SciTech Daily.

Δύο διαφορετικές υγρές μορφές του νερού

Σύμφωνα με τον Άντερς Νίλσον, καθηγητή Χημικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης, η ομάδα μπόρεσε να ακτινογραφήσει το νερό τόσο γρήγορα ώστε να παρακολουθήσει πώς εξαφανίζεται η μετάβαση ανάμεσα σε δύο υγρές μορφές και πώς αναδύεται μια νέα κρίσιμη κατάσταση.

Το νερό, σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις, μπορεί να υπάρχει σε δύο διαφορετικές υγρές μορφές, οι οποίες διαφέρουν στον τρόπο με τον οποίο είναι οργανωμένα και συνδεδεμένα τα μόριά του. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται και η πίεση μειώνεται, η διάκριση ανάμεσα στις δύο μορφές χάνεται στο κρίσιμο σημείο.

Γύρω από αυτή την περιοχή, το σύστημα γίνεται ιδιαίτερα ασταθές και το νερό φαίνεται να «ταλαντεύεται» ανάμεσα στις δύο υγρές μορφές. Αυτές οι διακυμάνσεις θεωρείται ότι αφήνουν το αποτύπωμά τους ακόμη και στις συνήθεις συνθήκες περιβάλλοντος, εξηγώντας πολλές από τις παράξενες ιδιότητές του.

Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι, όσο το νερό πλησιάζει το κρίσιμο σημείο, η δυναμική του επιβραδύνεται έντονα. Ο Ρόμπιν Τιμπούρσκι, ερευνητής Χημικής Φυσικής, παρομοίασε το φαινόμενο με κατάσταση από την οποία «μοιάζει σχεδόν αδύνατο να ξεφύγεις», όπως από μια μαύρη τρύπα.

Η ομάδα εκτιμά ότι η ανακάλυψη μπορεί να κλείσει μια επιστημονική συζήτηση που κρατά πάνω από έναν αιώνα και να ανοίξει νέα ερωτήματα για τον ρόλο του νερού σε φυσικές, χημικές, βιολογικές, γεωλογικές και κλιματικές διεργασίες.