Βρέθηκαν δύο νέες μορφές υγρού νερού κάτω από τους -75 βαθμούς Κελσίου

Το νερό μπορεί κάτω από το μηδέν να παγώνει, αλλά φαίνεται πως κάτω από τους -75 βαθμούς μπορεί να ξαναγίνεται υγρό. Έτσι, σε μια μελέτη τους, ο Dino Leporini του Πανεπιστημίου της Πίζας και συνάδελφοί του στο Ινδικό Ινστιτούτο Επιστημών λένε ότι έχουν δει δύο νέες φάσεις υγρού νερού, όταν το νερό έχει ψυχθεί αφενός σε χαμηλές θερμοκρασίες και αφετέρου συμπιεστεί σε υψηλές πιέσεις. Στο χαμηλής πυκνότητας υγρό νερό (LDL), μόρια νερού σχηματίζουν ένα ανοικτό δίκτυο, ενώ σε υγρό νερό υψηλής πυκνότητας (HDL), τα μόρια του νερού είναι κοντά μεταξύ τους και σπάζουν κάποιους δεσμούς υδρογόνου. Οι παρατηρήσεις αυτές επιβεβαιώνουν την πρόβλεψη του Gene Stanley το 1992, που ήταν ο πρώτος που πρότεινε τις δύο νέες φάσεις.

Ο Leporini και οι συνεργάτες του έπρεπε να ξεπεράσουν πολλές τεχνικές προκλήσεις στο πείραμα τους, επειδή το νερό τείνει να παγώσει πριν αυτό μπορέσει να γίνει υπέρψυχρο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Για να λύσουν τα όποια τεχνικά προβλήματα οι ερευνητές αποφάσισαν να περιορίσουν μικροσκοπικούς θύλακες υγρού νερού στο εσωτερικό του πάγου, και τότε να ψύξουν το υγρό νερό σε θερμοκρασίες μέχρι -183° C. Αντί να μετρήσουν άμεσα το νερό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια μοριακή συσκευή – που ονομάζεται TEMPOL –, και η οποία είναι ευαίσθητη στο ιξώδες του νερού. Η συσκευή κινείται σαν να υπήρχαν δύο είδη υγρού νερού κάτω από τον πάγο: μία μορφή πιο ρευστή HDL , και μια πιο παχύρρευστη μορφή LDL.

Σύμφωνα με ένα άρθρο στο περιοδικό Nature, οι εμπειρογνώμονες διίστανται σχετικά με το αν είναι αληθινά τα πειράματα που αποδεικνύουν πραγματικά τις νέες φάσεις του νερού. Ο Pablo Debenedetti, ειδικός για τη φυσική των υγρών στο πανεπιστήμιο του Princeton, διερωτάται κατά πόσον οι δύο τύποι του νερού στα πειράματα είναι πράγματι δύο διαφορετικές φάσεις, και δείχνει ότι η υγρή μορφή μπορεί να εμφανίζεται σταδιακά και όχι απότομα.

Επίσης, λέει πως το πρόβλημα έγκειται ότι οι δύο νέες υγρές φάσεις είναι δύσκολο να μελετηθούν πειραματικά, καθώς το νερό τείνει να παγώνει πριν μπορέσει να ψυχθεί κάτω από τους -75 βαθμούς Κελσίου, δηλαδή στις θερμοκρασίες όπου οι δύο επίμαχες μορφές του νερού μπορεί να υπάρχουν και να γίνουν αντιληπτές από τους επιστήμονες.

Ένας άλλος ειδικός στο νερό ο Austen Angell στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνας διερωτάται για την καθαρότητα του νερού στους θύλακες, επισημαίνοντας ότι το θαλασσινό νερό απομακρύνει το αλάτι όταν παγώνει, και οι κινήσεις της συσκευής θα μπορούσαν απλώς να προκαλούνται από τις τυχόν ακαθαρσίες στο νερό.

Το νερό όπως ξέρουμε αντίθετα με τα περισσότερα άλλα υγρά η πυκνότητα του μεταβάλλεται παράξενα. Έτσι, είναι πιο πυκνό όταν βρίσκεται στους μείον 4 βαθμούς Κελσίου. Λόγω αυτής της ιδιότητας του μπορεί να ερμηνευτούν φαινόμενα όπως γιατί οι λίμνες δεν παγώνουν σε όλο το βάθος κατά τον χειμώνα. Αυτή η περίεργη συμπεριφορά πηγάζει από τους ασθενικούς χημικούς δεσμούς ή δεσμούς υδρογόνου που αναπτύσσονται ανάμεσα στα μόρια του υγρού νερού.Στον πάγο όμως αυτοί οι δεσμοί κρατούν τα μόρια σε μεγάλες αποστάσεις μεταξύ τους και έτσι αφήνουν πολύ κενό στον ενδιάμεσο χώρο.

Το 1992, ο Gene Stanley χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις σε υπολογιστές πρότεινε ότι αυτοί οι δεσμοί υδρογόνου μπορούν να παράγουν δύο διαφορετικές μορφές υγρού νερού, αν το νερό κρύωνε πολύ και συμπιεζόταν σε υψηλές πιέσεις.

Και μόνο τώρα ο Dino Leporini με τους συνεργάτες του λένε πως είδαν αυτές τις δύο μορφές του υπέρψυχρου νερού με τον εξής τρόπο: κατάφεραν να περιορίσουν το υγρό νερό μέσα στον ίδιο τον πάγο χρησιμοποιώντας μια νέα τεχνική που ονομάζεται αντήχηση περιστροφής ηλεκτρονίων.

Η μελέτη των νέων φάσεων του υγρού νερού θα μπορούσε να έχει ενδιαφέρουσες συνέπειες για τη ζωή. Όπως εξηγεί ι Leporini, οι θύλακες του υπέρψυχρου νερού στον πάγο θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν ζωή σε ψυχρές περιοχές ή σε άλλους πλανήτες, όπου δεν είχαμε σκεφτεί ποτές πως θα μπορούσε να υπάρχει η ζωή.

Πηγή: Nature News – Softpedia