Έρευνα: Δεν υπάρχει μόνο μια μορφή υγρού νερού, αλλά δύο

Το νεράκι διαθέτει το διπλό πρόσωπο του Ιανού. Δεν υπάρχει μόνο μια μορφή υγρού νερού, αλλά δύο, οι οποίες έχουν μάλιστα μεγάλες διαφορές στη δομή και στην πυκνότητά τους. Αυτό αποκαλύπτει μια νέα διεθνής έρευνα επιστημόνων με επικεφαλής έναν Έλληνα ερευνητή.

Το νερό -τόσο ζωτικό για την ύπαρξη ζωής στη Γη- έχει πολλές παράξενες ιδιότητες και συμπεριφέρεται διαφορετικά από όλα τα άλλα υγρά.

Πάνω από 70 ιδιότητες του νερού (μεταξύ των οποίων το σημείο τήξης, η πυκνότητα, η ικανότητα θέρμανσης κ.α.) διαφέρουν από τα περισσότερα υπόλοιπα υγρά.

Σε όλα αυτά έρχεται να προστεθεί η νέα ανακάλυψη: ότι το νερό μπορεί να υπάρξει ως δύο διαφορετικά υγρά σε χαμηλές θερμοκρασίες, όπου η δημιουργία κρυστάλλων πάγου είναι αργή. Η ανακάλυψη κατέστη εφικτή με τη χρήση ακτίνων-Χ στο Εθνικό Εργαστήριο Argonne κοντά στο Σικάγο και στο εργαστήριο DESY στο Αμβούργο.

Οι ερευνητές από τη Σουηδία, τις ΗΠΑ και τη Γερμανία, με επικεφαλής τον μεταδιδακτορικό ερευνητή Φοίβο Περάκη του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, ειδικό στην οπτική φασματοσκοπία υψηλών ταχυτήτων, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των ΗΠΑ (PNAS).

Οι περισσότεροι θεωρούν ότι ο πάγος διαθέτει κρυσταλλική τάξη, όμως η πιο συνηθισμένη μορφή πάγου στον πλανήτη μας είναι άμορφη και χωρίς τάξη σε μοριακό επίπεδο. Αυτός ο άμορφος πάγος έχει δύο μορφές, μία χαμηλής και μία υψηλής πυκνότητας, οι οποίες είναι δυνατό να μετατραπούν η μία στην άλλη. Για πρώτη φορά, αποδείχθηκε τώρα ότι αντιστοιχούν σε δύο διαφορετικές μορφές υγρού νερού, με διαφορετική πυκνότητα η κάθε μία.

Χάρη στις ισχυρές ακτίνες-Χ, οι ερευνητές κατάφεραν να παρατηρήσουν στο εργαστήριο με μεγάλη μοριακή λεπτομέρεια πώς η υαλώδης παγωμένη κατάσταση του νερού μεταμορφώνεται σε ένα παχύρρευστο υγρό, το οποίο σχεδόν αμέσως στη συνέχεια μεταμορφώνεται σε ένα διαφορετικό ακόμη πιο παχύρρευστο υγρό.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι σε συνθήκες θερμοκρασίας δωματίου το νερό δεν μπορεί να «αποφασίσει» σε ποια από τις δύο υγρές μορφές του θα υπάρξει, της υψηλής ή της χαμηλής πυκνότητας, με συνέπεια κατά τόπους να μεταβάλλεται από τη μία μορφή στην άλλη.

Όπως το έθεσε ο καθηγητής Θεωρητικής Χημικής Φυσικής Λαρς Πέτερσον του Πανεπιστημίου της Στοκχόλμης, «το νερό δεν είναι πολύπλοκο υγρό, αλλά δύο απλά υγρά που έχουν μια πολύπλοκη σχέση».

Η νέα αυτή κατανόηση του νερού, μεταξύ άλλων, μπορεί να οδηγήσει μελλοντικά σε καλύτερες μεθόδους φιλτραρίσματος και αφαλάτωσής του.

Ο Φ.Περάκης αποφοίτησε το 2008 από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης και πήρε το διδακτορικό του το 2013 στη φυσικοχημεία από το Πανεπιστήμιο της Ζυρίχης, με αντικείμενο τη μελέτη του νερού. Ακολούθησε μεταδιδακτορική έρευνα στο Εργαστήριο του επιταχυντή SLAC και στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ της Καλιφόρνια, την οποία πλέον συνεχίζει στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης, πάντα πάνω στο νερό.

ΠΗΓΗ: ΑΠΕ-ΜΠΕ