Вода превращается в две разных жидкости: ученые провели удивительный эксперимент

Вода известна уникальными физическими свойствами, которые сильно отличают ее от других известных жидкостей. Например, удивительно высокая теплоемкость - почти в 10 раз больше, чем у железа - делает ее отличным “природным аккумулятором” тепла. А чтобы растопить лед, необходимо потратить гораздо больше энергии, чем для расплавления других замерзших жидкостей или даже твердых тел. Недавно исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили у воды еще одну - ранее неизвестную - уникальную способность. 

Две жидких фазы

Оказалось, что при определенном сочетании параметров вода способна образовывать сразу две жидкие фазы, отличающиеся друг от друга плотностью и некоторыми другими характеристиками. Такое необычное явление случается при сочетании экстремальных факторов: высоком давлении в 1 250 атмосфер и низкой температуре - около -75 °C. Жидкая вода при этом разделяется на две отдельные фазы — одну с высокой плотностью и другую с низкой.  

При помощи суперкомпьютера

Команда ученых под руководством профессора химии и биохимии Франческо Пазани использовала суперкомпьютер MB-POL для моделирования поведения воды на молекулярном уровне. Модель была основана на высокоточных квантовых расчетах и методах машинного обучения, что позволило просчитать поведение воды вплоть до отдельных молекул. 

В ходе моделирования специалисты обнаружили, что вода может разделяться на две различные жидкости: одну плотную, где молекулы тесно прижаты друг к другу, и другую менее плотную, где молекулы расположены более свободно. Это открытие подтверждает теоретические предположения, высказанные ранее. 

Подтверждение теоретических гипотез

Как рассказал Пазани, несмотря на использование суперкомпьютера, для разработки модели поведения воды ученым потребовалось почти два года. Были рассмотрены различные модели поведения при различных условиях окружающей среды. В конце концов исследователям удалось подтвердить свою гипотезу. Остается лишь воссоздать эксперимент в лабораторных условиях. Это планируется сделать в ближайшее время.  

Если эксперимент окажется удачным, то ученые смогут создать уникальные двухфазные жидкости, которые найдут применение в различных областях, включая очистку загрязненной воды, биологию, медицину и космические исследования.