Ученые открыли два новых состояния воды

Ученые из Индии и Италии утверждают, что им удалось обнаружить две формы жидкой воды: "плотную" и "рыхлую".

Существование этих форм было предусмотрено теоретически, однако обнаружить их экспериментально пока никому не удавалось.

У воды наблюдается целый ряд необычных физических свойств. Так, в отличие от большинства других жидкостей, плотность воды при замерзания уменьшается, а не увеличивается. Максимальную плотность жидкая вода имеет при четырех градусах Цельсия. Если бы вода была "стандартной" жидкостью, то ее плотность была бы максимальной при нуле градусов Цельсия, непосредственно перед переходом в твердую фазу.

Особенности воды объясняются наличием между его молекулами водородных связей. Они являются относительно слабыми, но когда речь идет о большом (точнее, огромном) количества молекул, они начинают играть существенную роль.
В 1992 году группа ученых под руководством Джина Стэнли из университета Бостона в Массачусетсе высказала предположение, что при низких температурах и высоком давлении водородные связи могут обеспечить существование двух форм воды.

Первая форма получила название жидкости низкой плотности ( "сеть" связанных водородными связями молекул является рыхлой), а вторая - жидкости высокой плотности (часть водородных связей разрывается, и молекулы воды "сжимаются" плотнее. Между двумя формами воды возможны фазовые переходы, подобные переходов между твердой и жидкой фазами. Теория Стэнли и коллег объясняла особенности воды именно конкуренцией между двумя формами.

Свои выводы группа сделала лишь на основании компьютерной модели, без экспериментального подтверждения. Одной из трудностей, препятствующих проведению опытов, была невозможность сохранить воду в жидком состоянии при нужной температуре ниже -75 градусов Цельсия.

Авторы новой работы решили "замкнуть" жидкую воду в микроскопические кубики из льда. С помощью технологии электронного парамагнитного резонанса ученые изучали подвижность молекул воды в них при температуре около -183 градусов Цельсия. Исследователи наблюдали за перемещениями специального зонда, помещенный в кубиках и не способного проникать в ледяные стенки.

"Плотная" фаза воды более вязкая, соответственно движение зонда в ней должно замедляться. В "рыхлой" фазе он должен перемещаться быстрее. По результатам экспериментов ученые сделали вывод, что при температурах от -140 до 0 градусов Цельсия в кубиках присутствуют обе фазы воды. При изменении температуры соотношение "плотной" и "рыхлой" воды изменяется.

С выводами новой работы согласны не все специалисты. По мнению некоторых из них, приведенных экспериментальных данных недостаточно для однозначного утверждения, что в глазки присутствуют именно вода в разных фазах.

Также существует мнение, что отмеченные авторами изменения в движении зонда объясняются тем, что во время замерзания вода высвобождает примеси, которые содержались в ней (аналогично тому, как при испарения морской воды остается соль). Совсем недавно появилась работа, авторы которой изучали новые формы твердой воды - льда. Они смогли получить его новый тип, который называется XV (пятнадцатый из уже известных).