Nova studija potvrđuje da voda ima tečno-tečnu kritičnu tačku oko 210 K (−63 °C). Istraživači su rendgenskim free-electron laserom snimili kako dve tečne faze (visoke i niske gustine) nestaju pre nego što voda postane led. Kritična tačka se javlja pri pritisku od oko 1000 atmosfera i može objasniti brojne anomalije vode. Nalaz je objavljen u časopisu Science i otvara nova pitanja u fizici, hemiji i biologiji.
Nauka Otkrila Skriveno Stanje Vode: Kritična Tačka Na −63 °C Menja Naš Pogled
Scientists Uncovered a Hidden State of WaterFlavio Coelho - Getty Images
Voda i dalje iznenađuje naučnike: novo istraživanje potvrđuje da tečna voda može postojati u dva različita stanja koja se spajaju u posebnoj kritičnoj tački pri veoma niskim temperaturama i velikim pritiscima.
Tim predvođen Andersom Nilssonom sa Univerziteta u Stokholmu i Kyung Hwan Kimom iz Pohang Accelerator Laboratory koristio je X-ray free-electron laser da bi zabeležio ultrabrze promene u superhlađenoj vodi pre nego što ona pređe u led. Rad objavljen u časopisu Science pokazuje da tečno-tečna kritična tačka (LLCP) leži oko 210 kelvina, odnosno približno −63 °C.
Šta su naučnici tačno zatekli?
Istraživači su direktno posmatrali dve odvojene tečne faze vode: tečnu visokog gustina i tečnu niskog gustina. Kako su menjali temperaturu i pritisak, te dve faze su se postepeno ujedinile u jedinstvenu fazu pri uslovima oko 210 K i pritisku od otprilike 1000 atmosfera. Eksperiment je uspeo zahvaljujući ekstremno kratkim i intenzivnim X-ray impulsima koji su "zamrznuli" dinamiku pre nastanka leda.
Zašto je to važno?
Ovo otkriće daje snažnu podršku hipotezi da LLCP objašnjava mnoge neobične osobine vode. Voda pokazuje desetine anomalija u poređenju sa drugim tečnostima — prema izveštaju Chemistry World, oko 66 osobina su netipične, uključujući visok površinski napon, veliku specifičnu toplotu, i anomalnu zavisnost gustine (maksimum gustine pri 4 °C, što objašnjava zašto led pluta).
„Posebno je bilo to što smo mogli rendgenski snimati neverovatno brzo pre nego što se voda zaledi i videti kako tečno-tečna tranzicija iščezava, a nova kritična tačka nastaje,“ rekao je Anders Nilsson u saopštenju za javnost.
Baš kao i poznata kritična tačka između tečnosti i gasa vode (~374 °C pri ~218 atm), i ova novu, sub-0 °C kritičnu tačku moguće je postići samo pod velikim pritiscima. Ipak, fluktuacije povezane s LLCP verovatno dopiru i do šireg spektra temperatura i pritisaka, pa bi mogle uticati na fenomene u fizičkim, hemijskim, biološkim, geološkim i klimatskim procesima.
Moguće posledice i sledeći koraci
Precizno određivanje položaja LLCP otvara nova pitanja: kako ta kritična tačka utiče na biološke molekule u vodi, ponašanje klastera leda u prirodi, ili prenos toplote u oceanima? Istraživači navode da će naredni radovi raditi na pronalaženju praktičnih implikacija ovog otkrića u različitim disciplinama.
Zaključak: Eksperimentalno potvrđivanje postojanja tečno-tečne kritične tačke vode predstavlja značajan korak u razumevanju najosnovnije tečnosti na Zemlji i može pomoći da se objasne mnoge od njenih dugo poznatih ali slabije razumljenih osobina.
Pomozite nam da budemo bolji.
