بیشتر ما در دوره دبیرستان یاد گرفته ایم که آب در سه حالت مختلف وجود دارد: آب مایع، یخ جامد و بخار آب. اما به این سادگی ها نیست. آب میتواند در حالت پلاسما مانند عجیبی باشد. حتی آن سه حالت استاندارد تعیین شده برای آب بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که تصور می کنید. برای مثال، به استثنای جیوه، آب بالاترین تنش سطحی را در بین تمامی مایعات دارد. برخلاف هر ماده شناخته شده ای، آب در زمان انجماد منبسط می شود. علاوه بر این، اگر چه نقطه جوش سایر هیدریدها از قبیل هیدروژن تلورید و هیدروژن سولفید با کاهش اندازه مولکول شان رو به کاهش می گذارد، اما آب دارای نقطه جوش بسیار بالایی برای چنین وزن مولکولی کم می باشد.

 

دانشمندان موفق به شناسایی هفتاد ویژگی برای آب شده اند که با تمام ویژگی های سایر مواد مایع فرق دارد. یکی از نکات عجیبی که از مدت ها پیش مورد بحث بوده، این است که آیا آب بیش از یک فاز مایع دارد یا خیر. محققان به این موضوع واقف هستند که یخ نمی تواند در حالتی متفاوت با چگالی زیاد و چگالی کم وجود داشته باشد. منظور ما از یخ آن چیزی نیست که شما از جعبه های مکعبی حاوی یخ در یخچال خانه تان بر می دارید؛ این یخ با عنوان یخ بلوری شناخته می شود که نظم بسیار بالایی دارد و تک تک مولکول های آن در الگویی تکرار شونده قرار گرفته اند.

 

اما آب در حالت دیگری به نام یخ غیر بلوری هم وجود دارد که مولکول های آن فاقد نظم اند. اگرچه اکثر ما آشنایی کافی با این ماده نداریم، اما احتمالا یخ غیر بلوری متداول ترین نوع آب جامد یافت شده در سرتاسر جهان است و می تواند بین دو حالت چگالی زیاد و چگالی کم نوسان کند. به همین منظور، گمان محققان بر این است که شاید آب مایع از چنین قابلیتی برخوردار باشد. اما تاکنون هیچکس قادر به مطالعه تغییرات مولکولی آن با جزئیات کافی نشده تا بطور کامل سر از اتفاقات در بیاورد. در تحقیقات جدید از دو نوع تصویر برداری پرتو ایکس برای بررسی حرکت و فاصله میان مولکول های H2O در زمان تبدیل شدن از حالت مایع منجمد غیر بلوری به یک مایع گران رو استفاده شد. ما حصل این کار، دستیابی به شواهدی از وجود دو فاز مایع مختلف بود.

یکی از محققان به نام آندرس نیلسون خاطر نشان کرد: ویژگی قابل توجه جدید این است که آب می تواند در دماهای پایین بصورت دو مایع مختلف وجود داشته باشد که در آن سرعت بلوری شدن یخ پایین است. قبل از این که تغییراتی در کتب درسی به وجود بیاوریم، سایر تیم های پژوهشی مستقل باید به مطالعات خود جهت تصدیق این نتایج ادامه بدهند. اما این اولین بار نیست که دانشمندان در خصوص حالت دوم مایع سخن به میان آورده اند.

 

سال گذشته، تیمی از دانشگاه آکسفورد نشان داد که آب مایع نمی تواند در بین ۴۰ تا ۶۰ درجه سلسیوس تغییر حالت بدهد و بسته به حالاتی که در آن نوسان می کند، مجموعه ای کاملا جدید از ویژگی ها را بروز میدهد. نکته مهمتر اینکه، تحقیقات جدید قطعه دیگری به این پازل اضافه می کند تا رفته رفته از ویژگی های خارق العاده و عجیب این ماده فراوان پرده برداشته شود. هیچ کس از آب سر در نمی آورد. پذیرش این ادعا واقعا خجالت آور است، ولی ماده ای که دو سوم سیاره ما را تحت پوشش قرار داده هنوز بصورت یک راز باقی مانده است. هر قدر بیشتر به بررسی این ماده می پردازیم، نکات و مسائل بیشتری نمایان می شود. بررسی های جدید از ساختار مولکولی آب مایع نشان از نکات بیشتری دارد.

sciencealert.com - bigbangpage.com

ترجمه: منصور نقی لو

 

http://www.beytoote.com