Ученые обнаружили «раздвоение» личности у простой воды

Обычная прозрачная жидкость имеет немало загадочных свойств. На сей раз команда Принстонского университета, с помощью компьютерных моделей выяснила: при очень низких температурах и высоком давлении вода может разделяться на две жидких формы.

Профессор Пабло Дебенедетти говорит: «Наши результаты показывают, что при достаточно низких температурах вода может сосуществовать как две разных жидких фазы различной плотности». Другой исследователь Джереми Палмер поясняет: «Эти две формы сосуществуют немного как масла и уксуса в приправе для салата». Тот факт, что вода имеет такую двойственную природу, может привести к лучшему пониманию того, как она ведет себя при холодных температура в высотных облаках, где жидкая вода может существовать ниже точки замерзания в «переохлажденной» форме перед формированием град или снег.

Новое открытие служит доказательством гипотезы «переход жидкость-жидкость», предложенной в 1992 году Е. Стэнли и коллегами в Бостонском университете. Гипотеза гласит, что существование двух форм воды может объяснить многие из нечетных свойства воды, не только плавучие льды, но и большие емкости воды для поглощения тепла и тот факт, что вода становится более сжимаемой, как она становится холоднее. Принстонские ученые считают, две жидкие фазы могут существовать в хрупком, «метастабильном» состоянии.

С помощью суперкомпьютеров исследователи увидели: около минус 45 градусов по Цельсию, и давлении, в 2400 раз выше нормального атмосферного, виртуальные молекулы воды, разделенные на две жидкости, отличались по плотности. Картина молекул в каждой жидкости также была другой, сказал Палмер. Исследователи обнаружили, что молекулы в жидкости с низкой плотностью имеют тетраэдрический порядок, а с высокой плотностью жидкости по-другому. «В жидкости высокой плотности, пятая соседняя молекула пыталась втиснуться в шаблон», сказал Палмер.

Лучшее понимание поведения воды в переохлажденных температурах может привести к улучшениям в моделировании влияния высотных облаков на климат, сказал Дебенедетти. Потому что капли воды отражают и рассеивают солнечный свет, входящий в атмосферу, облака играют роль в том, как энергия солнца отражается от планеты или проникает в атмосферу и способствует потеплению. Кроме того, поскольку вода проходит через переохлажденную фазу до формирования в град или снег, такие исследования могут помочь стратегии для предотвращения образование льда на крыльях самолетов.