Ученые раскрыли тайну плавающего льда, обнаружив скрытое состояние воды

Исследователи из Стокгольмского университета с помощью сверхбыстрых рентгеновских лазеров впервые подтвердили существование критической точки жидкость-жидкость в переохлажденной воде. Открытие объясняет аномальное поведение воды — от расширения при охлаждении до способности льда плавать на поверхности.

Ученые раскрыли тайну плавающего льда, обнаружив скрытое состояние воды

Ученые, возможно, наконец разгадали давнюю загадку того, почему лед плавает и почему жидкая вода расширяется при охлаждении ниже четырех градусов Цельсия. Исследователи из Стокгольмского университета обнаружили свидетельства существования скрытой критической точки жидкость-жидкость в переохлажденной воде — состояния, которое долгое время оставалось неуловимым для науки. С помощью сверхбыстрых импульсов рентгеновского лазера они зафиксировали эту точку при температуре минус 63 градуса Цельсия и давлении около 1000 атмосфер.

Вода долгое время ставила ученых в тупик, поскольку ее поведение противоречит законам, которым следуют большинство других жидкостей. Обычно материалы сжимаются при охлаждении и становятся плотнее, но вода достигает максимальной плотности при четырех градусах Цельсия, а затем начинает расширяться. Именно поэтому лед плавает, а холодная вода в озере зимой поднимается вверх, не давая водоему промерзнуть до дна. На протяжении десятилетий ученые предполагали, что причиной этих аномалий может быть существование скрытой критической точки, где вода способна одновременно находиться в двух разных жидких фазах.

Чтобы подтвердить эту гипотезу, исследователи использовали сверхбыстрые рентгеновские лазеры, способные делать снимки с невероятной скоростью — достаточно быстро, чтобы зафиксировать структуру переохлажденной воды до того, как она успевает кристаллизоваться в лед. Эксперименты показали, что при низких температурах и высоком давлении вода действительно может существовать в двух различных жидких фазах, которые различаются способом организации и связывания молекул. В определенный момент различие между ними полностью исчезает — и это слияние двух фаз и является искомой критической точкой.

По словам профессора Андерса Нильссона, руководившего исследованием, полученные результаты разрешают давний научный вопрос и открывают новые направления для изучения. Ученые полагают, что аномальные свойства воды при комнатной температуре возникают из-за постоянных колебаний между двумя жидкими состояниями на микроскопическом уровне, и чем ближе условия к критической точке, тем сильнее становятся эти колебания. Как отметил исследователь Робин Тыбурски, из критической точки практически невозможно выйти, если в нее войти — это почти как попасть в черную дыру. Следующий этап, добавил Нильссон, — выяснить, как эти результаты повлияют на понимание роли воды в физических, химических, биологических, геологических и климатических процессах. Исследование опубликовано в журнале Science.

Читайте также

«Оземпик» продлил жизнь старым мышам на 100 дней

«Оземпик» продлил жизнь старым мышам на 100 дней

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Ученых шокировала змея, охотящаяся с помощью фальшивого паука на хвосте

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

Стартап Hylenr Technologies заявил об обнаружении 32 элементов после эксперимента с ядерным синтезом

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

ООН предупредила: глобальное потепление вскоре превысит критический порог в 1,5 °C

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Фотон от мощнейшего космического взрыва мог указать на нарушение законов Эйнштейна

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Глубоководная рыба умеет ходить по дну задом наперед

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Археологи раскрыли истинные причины каннибализма в неолитической Европе

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Ученые выяснили, почему воспоминания не исчезают даже при потере связей в мозге

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

Состоялся запуск новейшего космического телескопа NASA

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

20 лет назад Плутон перестал быть планетой — почему с этим до сих пор не все согласны?

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

15 технологий древности, которыми человечество пользуется до сих пор

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Семь самых больших машин в истории: гиганты весом в тысячи тонн и длиной в километры

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Виртуальный мозг мухи научили торговать криптовалютой

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

Почему роботы умеют делать сальто, но до сих пор не могут нормально сложить рубашку

NASA и IBM создали ИИ для поиска льда и неизвестных объектов на Луне

NASA и IBM создали ИИ для поиска льда и неизвестных объектов на Луне

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет

Создан фотонный сенсор, способный самостоятельно обрабатывать свет