Suprarăcirea apei lichide, la cele mai scăzute temperaturi atinse vreodată, a dezvăluit noi dovezi a faptului că apa poate exista sub forma a două lichide diferite, simultan.
Suprarăcirea apei (procesul de scădere a temperaturii apei sub punctul său de îngheț, fără ca aceasta să devină solidă) îi interesează pe chimiști de zeci de ani. Studiile anterioare au constatat că mărimea locală la care moleculele de apă formează legături, cunoscută sub numele de densitate, începe să fluctueze din ce în ce mai mult, pe măsură ce apa este răcită la temperaturi extrem de scăzute.
De atunci, au fost identificate mai multe dovezi ale faptului că aceste fluctuații pot indica prezența a două lichide diferite într-unul, unele molecule de apă având legături mai strânse, altele mai distanțate.
Dar, studiile care încearcă să capteze și să analizeze aceste două structuri lichide diferite au fost limitate, deoarece, de obicei, după ce se formează, apa suprarăcită îngheață timp de câteva nanosecunde, nefiind cunoscut intervalul precis de temperatură la care apa ar putea adopta această stare bizară de două lichide.
Prin proiectarea unor fascicule lasere pe un strat de gheață, extrem de subțire, Greg Kimmel și Bruce Kay din cadrul Laboratorului Național Pacific Northwest din Washington au reușit să genereze, pe o scurtă perioadă de timp, apa lichidă răcită la temperaturi mult mai scăzute, față de ce a fost posibil anterior, și au analizat rezultatele obținute.
În timpul fracțiunii de secundă în care apa a fost în stare suprarăcită, echipa a obținut o imagine a structurii sale, folosind spectroscopia în infraroșu, o metodă care interpretează modul în care lumina infraroșie este transmisă prin molecule. Experimentele repetate au relevat fluctuații ale densității lichidului suprarăcit, similare celor două lichide.
Echipa de cercetare a fost capabilă să identifice un interval de temperatură, la care apa suprarăcită trece între cele două forme lichide ale sale: între aproximativ -93° C și -33° C. „Aceasta este o piesă importantă a puzzle-ului, nemaiîntâlnită anterior”, spune echipa.
De asemenea, prin creșterea sau scăderea temperaturii în intervalul critic, echipa a descoperit că este posibil înclinarea raportului celor două lichide, într-un fel sau altul, sugerând că fenomenul cu două lichide nu poate fi explicat pur și simplu prin cristalizarea apei în gheață. „La început, am observat că a avut loc un fenomen amuzant, înainte să se cristalizeze cu adevărat”, spune Kimmel.
„Apa are multe proprietăți ciudate. Acesta este primul studiu care atestă clar, din punct de vedere experimental, despre existența celor două structuri lichide”, spune el.
„Numeroasele fenomene legate de comportamentul microscopic al apei sunt esențiale pentru viața noastră”, spune Paola Gallo din cadrul Universității Roma Tre, din Italia. ,,Înțelegerea chimiei unice a apei ne-ar putea ajuta să prezicem cum s-ar putea comporta în condiții neobișnuite, de exemplu în spațiul cosmic”, a adăugat ea.