حدود ۷۰ درصد سطح زمین را آب پوشانده است؛ مادهای منحصربهفرد که در بسیاری از موارد رفتاری متفاوت از سایر مایعات دارد. اکنون یک یافته علمی جدید ممکن است به توضیح این ویژگیهای عجیب کمک کند و نگاهی نادر به آب درست پیش از یخزدن ارائه دهد.
شاید کمتر به آن فکر کرده باشید، اما آب واقعاً رفتار عجیبی دارد. ویژگیهایی مانند چگالی، گرانروی و ظرفیت گرمایی آن در برابر تغییرات دما و فشار به شکلی واکنش نشان میدهند که به نظر میرسد با قوانین معمول طبیعت سازگار نیست. برخلاف دیگر مایعات که با سرد شدن متراکمتر میشوند، آب در حالت مایع از حالت جامد چگالتر است و به همین دلیل یخ روی آب شناور میماند.
برای بررسی این رفتار غیرعادی، گروهی از پژوهشگران دانشگاه استکهلم با استفاده از لیزرهای پرتو ایکس، آب را در حالتی که بهشدت سرد شده اما هنوز یخ نزده، مطالعه کردند. نتایج این پژوهش که هفته گذشته در نشریه Science منتشر شد، شواهدی از وجود یک نقطه بحرانی را نشان میدهد که به دو حالت مایع متفاوت در دماهای بسیار پایین مرتبط است.
بهطور معمول، همه مواد با سرد شدن منقبض میشوند و چگالی آنها افزایش مییابد، اما آب در دمای حدود ۴ درجه سانتیگراد بیشترین چگالی را دارد. اگر دما از این مقدار پایینتر برود، آب دوباره شروع به انبساط میکند و حتی هرچه سردتر میشود، سرعت این انبساط بیشتر میشود.
آندرس نیلسون، استاد فیزیک شیمی در دانشگاه استکهلم و از نویسندگان این مطالعه، اعلام کرده است که برای دههها فرضیهها و نظریههای مختلفی برای توضیح این ویژگیهای خاص مطرح بوده و یکی از آنها وجود یک نقطه بحرانی بوده است، و اکنون شواهدی برای وجود چنین نقطهای به دست آمده است.
پژوهشگران این مطالعه از پالسهای بسیار سریع لیزر پرتو ایکس استفاده کردند که به آنها امکان داد آب را در بازههای زمانی فوقالعاده کوتاه مشاهده کنند. آندرس نیلسون گفته است که ویژگی خاص این روش این بود که آنها توانستند پیش از یخزدن آب، با سرعتی باورنکردنی از آن تصویربرداری کنند و مشاهده کنند که چگونه گذار بین دو حالت مایع از بین میرود و یک حالت بحرانی جدید شکل میگیرد.
