Учёные обнаружили скрытую критическую точку в воде, объясняющую её уникальные свойства

Исследователи из Стокгольмского университета с помощью мощных рентгеновских лазеров обнаружили в воде долгое время предполагаемую «критическую точку». Это открытие может объяснить многие аномальные свойства воды, которые делают возможной жизнь на Земле. Результаты опубликованы в журнале Science.

Вода ведёт себя не так, как большинство жидкостей. Например, она достигает максимальной плотности при 4°C, а не при замерзании, и многие её свойства становятся всё более необычными при охлаждении. Учёные десятилетиями спорили о причинах этого.

Используя сверхбыстрые рентгеновские импульсы, команда смогла наблюдать воду в переохлаждённом состоянии (около -63°C и 1000 атмосфер) непосредственно перед её превращением в лёд. Это позволило обнаружить критическую точку, где две различные жидкие фазы воды сливаются в одну.

«Теперь мы обнаружили, что такая точка существует», — заявил профессор химической физики Андерс Нильссон.

Вблизи этой точки система становится крайне нестабильной, и вода быстро переключается между двумя жидкими состояниями или их смесями. Эти флуктуации распространяются на широкий диапазон температур и давлений, влияя на поведение воды даже в обычных условиях.

Исследователи также обнаружили, что молекулярное движение резко замедляется при приближении к критической точке.

«Это выглядит почти так, как будто вы не можете выбраться из критической точки, если попали в неё, почти как из чёрной дыры», — отметил исследователь Робин Тибурски.

Открытие стало результатом международного сотрудничества учёных из Швеции, Южной Кореи, Германии и Канады. Теперь предстоит выяснить, как это фундаментальное свойство воды влияет на физические, химические, биологические и климатические процессы.