Vand reagerer meget usædvanligt på meget lave temperaturer. Lad os starte med det faktum, at når det afkøles, i modsætning til logikken, krymper vand ikke, men udvider sig (dette er grunden til, at is har egenskaben til opdrift). Koldt vand er mindre komprimerbart end varmt vand. Desuden kan vandmolekyler, når de er frosset, ændre deres position på enhver mulig måde.
Alt dette er vanskeligt at finde en forklaring, og de eksisterende teorier skaber hård kontrovers i videnskabelige kredse. En af dem blev formuleret for næsten tre årtier siden og var at isvand kan eksistere i to forskellige flydende former, hvoraf den ene har en mindre tæt struktur. Der er med andre ord to slags vand, som hver er en separat væske. Det er vanskeligt at bevise denne teori på et laboratorium, men italienske forskere har formået at finde bevis for at forsvare den. Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Science.
I deres undersøgelse antyder forskerne Pablo Debenedetti og Gul H. Zerze fra Princeton University og Francesco Shortico fra La Sapienza i Rom, at det "andet kritiske punkt for vand" forekommer ved temperaturer fra -83 til -100 grader og ved atmosfærisk tryk næsten 2000 gange højere end trykket over havets overflade. Det kritiske punkt er den eneste temperatur og trykværdi, hvormed to faser af et stof kan skelnes, og dette sker lige inden stoffet går fra en fase til en anden. Vand har for eksempel et velkendt kritisk punkt i overgangen fra væske til damp.
"Forestil dig vores glæde, da vi så, at kritiske udsving fortsætter nøjagtigt som vi forventede - forklarer Sortino, - nu kan jeg sove fredeligt, for efter 25 år har min idé endelig fundet bekræftelse."
Indtil nu kunne eksperimenter, der brugte ægte vandmolekyler til at teste det andet kritiske punkt med "superkøling", ikke give entydige bevis for, at det eksisterede. Dette skyldes stort set det faktum, at iskaldt vand normalt bliver til is, sagde Debenedetti.
Af denne grund besluttede forskerne at ty til at bruge computermodeller. Processen er virkelig besværlig: trods moderne supercomputers høje magt brugte forskere 18 måneder på at udføre de nødvendige beregninger for at oprette modeller.
I simuleringer, når temperaturen stadig var langt fra frysepunktet, begyndte vandets densitet at svinge meget. Som et resultat lykkedes det forskerne at finde det kritiske punkt, som de ledte efter i to forskellige computermodeller af vand. På samme tid, for at finde det kritiske punkt for vand i begge modeller, blev forskellige beregningsmetoder anvendt.
Som med overgangen fra væskefasen til gasfasen kan isvand ændres til to forskellige faser, afhængigt af hvordan dets molekyler omarrangeres. I en væske med lav densitet grupperes således fire molekyler omkring et centralt molekyle for at danne et tetrahedron. Imidlertid kommer det sjette molekyle i en væske med en højere densitet, hvilket fører til en stigning i dens densitet.
Salgsfremmende video:
I deres artikel skriver forskerne, at "inden for rammerne af vores beregningsmæssige evner er eksistensen af et metastabelt kritisk punkt i stadiet med dyb afkøling af vandmolekyler blevet bevist."
Nu skal denne konklusion naturligvis bekræftes ved andre eksperimenter, "ved hjælp af mere nøjagtige og dyre beregningsmetoder."