Nước siêu lạnh “hai trong một”

Nước là chìa khóa cho sự sống trên Trái đất và là một trong những chất trong vũ trụ được nghiên cứu nhiều nhất.

Nước có thể ở trong trạng thái lỏng dưới điểm đóng băng.

Phần lớn thuộc tính của nước là đơn giản và được chúng ta biết rõ; tuy nhiên một số đặc điểm của nước vẫn còn là bí ẩn.

Ai cũng biết rằng, khi đạt đến nhiệt độ 0 độ C, nước sẽ thay đổi trạng thái và chuyển thành nước đá. Tuy nhiên, hóa ra, nước có thể ở trong trạng thái lỏng ở nhiệt độ này. Nước chống lại sự đóng băng cho đến khi có một chút bụi hoặc một số hạt rắn khác tạo thành hạt nhân.

Nước tồn tại ở trạng thái lỏng dưới điểm đóng băng là một ví dụ về chất lỏng siêu lạnh. Các nhà khoa học đã kiểm tra nước siêu lạnh ở – 83,15 độ C và họ phát hiện ra rằng trong thực tế nó là hai chất lỏng trong một.

Để có được phát hiện này, các nhà khoa học đã bắn tia laser vào một cục băng và tạo ra một lớp nước siêu lạnh trong vài nano giây. Sau đó, họ theo dõi sự tái đóng băng của nước và phát hiện ra rằng nước có khối lượng riêng cao cùng tồn tại với nước có khối lượng riêng thấp.

“Chúng tôi đã chứng tỏ được rằng nước lỏng ở nhiệt độ cực thấp không chỉ tương đối ổn định mà còn có hai dạng cấu trúc. Phát hiện này giúp giải thích một vấn đề gây tranh cãi lâu nay, đó là liệu nước siêu lạnh có luôn kết tinh trước khi nó đạt trạng thái cân bằng hay không. Câu trả lời là không” – Tiến sĩ Greg Kimmel thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương (Mỹ), cho biết.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm tính hai mặt này của nước siêu lạnh trong phạm vi nhiệt độ từ – 28,15 độ C đến – 83,15 độ C. Theo các mô hình lý thuyết, lượng nước siêu lạnh với khối lượng riêng lớn giảm theo nhiệt độ.

Các nhà khoa học quan tâm đến các đặc tính và hành vi của nước siêu lạnh. Họ tin rằng, nước trong trạng thái siêu lạnh có thể hình thành ở tầng trên của bầu khí quyển và tạo ra những cơn mưa đặc biệt, chẳng hạn như mưa đá mềm (tuyết viên), khi các bông tuyết được bao bọc bởi một lớp băng mỏng.

Nước siêu lạnh cũng được dự đoán là có thể tìm thấy trên các ngoại hành tinh (hành tinh ngoài Hệ Mặt trời) và trong đuôi sao Chổi.