تفاوت مولکولهای آب در دماهای مختلف
تفاوت مولکولهای آب در دماهای مختلف
مجله علمی ایلیاد - بررسی ساختار مولکولهای آب بین دماهای منفی ۱۳۸ درجه تا منفی ۳۸ درجهی سانتیگراد، نشان داده است که مولکولهای آب در این دماها دو ساختار کاملاً مجزا دارند و هر چقدر دما بیشتر شود، نسبت وجود هر کدام از این ساختارها نیز تغییر میکند.
آب مایع در دماهای بسیار پایین همیشه موضوع بحث و جدل دانشمندان بوده است. برخی از آنها در امکان وجود آب مایع در دماهایی مانند منفی ۸۳ درجهی سانتیگراد تشکیک میکنند و برخی دیگر از مجادلهها در مورد نحوهی تغییرات ساختاری در مولکولها، هنگام وارد شدن به فاز جامد است.
دکتر «گرگ کیمل» از وزارت انرژی آمریکا بهعنوان همکار این تحقیقات جدید، میگوید: «ما نه تنها نشان دادیم که آب مایع در دماهای بسیار پایین میتواند پایدار باشد، بلکه ثابت کردیم که دارای ساختارهای مختلفی نیز خواهد بود. ما پاسخ این پرسش را پیدا کردیم که آیا آب خیلی سرد قبل از این که به تعادل برسد، کریستال تشکیل میدهد؟ و اکنون میتوانیم با اطمینان بگوییم که خیر اینچنین نیست.»
دانشمندان با استفاده از عکسهای متوالی گرفته شده از آب خیلی سرد، توانستهاند تغییرات ساختاری مولکولهای آب را مشاهده کنند. آنها دریافتهاند که برخی مولکولهای آب با سرد شدن بیشتر، به شکل چگالتری درمیآیند، ولی در کنار آنها مولکولهای کمچگالی نیز وجود خواهند داشت. زمانی که دمای آب از منفی ۱۳۸ به منفی ۳۸ درجهی سانتیگراد افزایش دما داشته باشد، نسبت وجود مولکولهای چگالتر به سرعت کاهش پیدا میکند.
دکتر کیمل و همکارانش از طیفسنجی مادون قرمز برای مشاهدهی مولکولهای آب استفاده کردهاند. دکتر «لیونی کرینگل» از وزارت انرژی آمریکا بهعنوان نویسندهی اول مقالهی این تیم تحقیقاتی در مجلهی Science، میگوید: «یکی از مشاهدات جالب ما این است که تغییرات ساختار بهوجود آمده در مولکولهای آب کاملاً برگشتپذیر هستند و ایجاد دوبارهی آنها نیز ممکن است.»
محققین میگویند که این مطالعه میتواند پرسشهای موجود در مورد آب سرد در اتمسفرهای بالایی جو و همچنین آب و یخ موجود در طوفانها را نیز پاسخ دهد. دکتر کرینگل میگوید: «آب مایع موجود در اتمسفرهای بالایی واقعاً سرد است و زمانی که با یک تودهی برفی برخورد میکند، به سرعت یخ میزند و در شرایط ایدهآل به سمت زمین سقوط میکند. شاید این مطالعه کمک کند که بفهمیم چگونه آب مایع خیلی سرد میتواند بر روی سیارات دیگری مانند مشتری، زحل و نپتون وجود داشته باشد. بخارات آب فوق سرد نیز میتواند منظرهی زیبایی در انتهای دنبالهدارها ایجاد کند.»