Вода займає понад 70 відсотків поверхні нашої планети і до 60 відсотків наших тіл.
Вода настільки поширена, що ми приймаємо її як належне. Але вода також має дуже дивні властивості порівняно з більшістю інших рідин. Її тверда форма менш щільна, ніж рідка, тому лід плаває; її особливий профіль тепломісткості справляє глибокий вплив на океанські течії і клімат; і вона може залишатися рідкою при надзвичайно низьких температурах.
На додаток до звичайної води і водяних пар або льоду є щонайменше 17 форм водяного льоду і дві запропоновані форми надохолодженої рідкої води.
Нова робота від геофізиків високого тиску Карнегі Чуанлун Лінь, Джессі Сміт, Станіслав Сіногейкін і Гойїн Шен виявили докази довготривалої, важкодоступної рідкої фази з низькою щільністю води. Їхня робота опублікована в Працях Національної академії наук.
Нормальна щільність води становить один грам молекул води на кожен кубічний сантиметр (0,9982 г/см ^). Дослідження аномалій поведінки води показали наявність рідкої води з більш низькою і високою щільністю, ніж цей стандарт. Але спостерігати ці явища експериментально було дуже складно.
Кожна молекула має так звану фазову діаграму - свого роду діаграму, що показує, як змінюється її об'ємна молекулярна структура за різних умов температури і тиску. Вважають, що частини фазової діаграми, де зустрічається вода з низькою щільністю, як правило, важко досліджувати, тому що вони вимагають ряд дуже специфічних, дуже складних для створення умов.
Але команда вчених змогла спостерігати воду з низькою щільністю як проміжну фазу з використанням нещодавно розробленої техніки швидкої декомпресії для перетворення кристалічної фази льоду високого тиску в алмазоподібний лід Ic при температурах від близько -132,7 до -108,3 градуса Цельсія (140 і 165 кельвінів).
Складний рентгенівський аналіз підтвердив спостереження рідкої водної фази з низькою щільністю, яка тривала близько півтори секунди при -108 градусах Цельсія (160 кельвінів).
Коли лід-VIII розкладався при помірних швидкостях, він утворював інші фази льоду, вказуючи на те, що швидкість декомпресії є ключем до спостереження за рідкою водною фазою низької щільності.
«Наш нещодавно розроблений, дуже швидкий метод декомпресії був ключем до цього захоплюючого спостереження рідкої води низької щільності в якості проміжного продукту між двома кристалічними фазами», - пояснили дослідники.
