91精品国产手机在线-白筒袜嫩萝双腿之间乳白液体-青青操手机在线视频观看-日本中文字幕人妻日韩-日韩精品在线观看视频网站-天堂资源中文最新版在线一区-欧美专区一区二区三区-国产综合亚洲欧美在线-国产精品久久久久久福利69堂

  1. 首頁 > 健康養(yǎng)生 >

奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘



水在足夠冷的條件下會結(jié)冰 ， 這是一個(gè)無人反對的命題 。 但你可能并不知道 ， 這一讓大家視為常識的物理現(xiàn)象并不始終正確 。 實(shí)際上 ， 水可以在溫度達(dá)到零度以下仍不結(jié)冰 ， 而維持液態(tài)的形態(tài) 。

奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘
本文插圖


這一現(xiàn)象在適當(dāng)?shù)臈l件下是會發(fā)生的 ， 即所謂的“過冷水”—溫度在凝固點(diǎn)以下的液態(tài)水 。 在這個(gè)微妙的臨界點(diǎn)處 ， 水由兩種密度不同的“水”組成 。 也就是說 ， 此時(shí)的水不是一種液體 ， 而是兩種液體 。
《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一篇研究探討了這一不尋常現(xiàn)象的性質(zhì) ， 并且表明 ， 盡管水是地球上最尋常的物質(zhì) ， 我們對它的研究卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 。
（圖解：一項(xiàng)新研究證實(shí) ， 過冷水有兩種形式：底部高密度形式和頂部低密度形式 。
奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘
本文插圖
圖源：航躍科技）

水本身具有許多奇特的性質(zhì) 。 太平洋西北國家實(shí)驗(yàn)室的格雷格·金梅爾（Greg Kimmel）在過去的25年中一直與物理學(xué)家布魯斯·凱（Bruce Kay）合作研究水 。 他們之所以對水如此著迷 ， 不僅是因?yàn)樗疄槿耸熘⒂猛緩V泛 ， 而且還因?yàn)椤熬湍壳八?， 水比大多數(shù)物質(zhì)都更加神秘 ， ”金梅爾在雜志《逆》采訪時(shí)說 。
他們用冰塊舉例—當(dāng)水凍結(jié)時(shí) ， 自身密度變小 ， 導(dǎo)致體積變大 ， 使冰塊能漂浮在水面上 。凱在采訪時(shí)說：“地球生命的演化過程是特別的 ， 因?yàn)楸鶗≡谒隙皇浅猎谒?。 ”
【奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘】
奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘
本文插圖


（圖解：水在多冷時(shí)一定會結(jié)冰？這仍舊是一個(gè)被爭論的議題——金梅爾在采訪時(shí)說 。圖源：Tatsiana Volskaya/Moment/Getty Images）
實(shí)際上 ， “過冷水”會出現(xiàn)的原因是因?yàn)榈蜏夭⒉皇撬Y(jié)冰的唯一條件 。 還有很重要的一點(diǎn)是：如果水中沒有晶種（該物質(zhì)自身的晶體）或凝結(jié)核能夠使水分子開始形成晶體結(jié)構(gòu) ， 水的物質(zhì)形式就不會改變 。 如果你想制造過冷水 ， 那請確保以下兩點(diǎn)：第一 ， 水中必須不含雜質(zhì) ， 雜質(zhì)可能導(dǎo)致形成成核位置；第二 ， 保持水的靜止?fàn)顟B(tài) ， 不要搖晃它 ， 因?yàn)榉肿釉跀噭訒r(shí)也能形成成核位置 。
過冷水是被科學(xué)家們所熟知的 。 因?yàn)橥蝗坏幕蝿幽転樗肿觾鼋Y(jié)提供所需的凝結(jié)核 ， （例如 ， 你可以嘗試?yán)鋬鲆欢螘r(shí)間一瓶礦泉水 ， 從冰箱慢慢拿出來 ， 然后用力敲擊一下瓶身 。 ）這一讓水迅速從液相轉(zhuǎn)化為固相的過程所帶來的視覺體驗(yàn) ， 不亞于魔術(shù)表演—它可以被用來當(dāng)做給孩子們展示的一次科學(xué)實(shí)驗(yàn) ， 或者錄成視頻上傳到油管上 。

奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘
本文插圖


如果用科學(xué)的語言來解釋這一現(xiàn)象 ， 就需要引入分子結(jié)構(gòu)這一話題 。 “過冷溫度下的液態(tài)水的分子結(jié)構(gòu)不僅已變得相對穩(wěn)定 ， 而且同時(shí)存在兩種結(jié)構(gòu)基序 。 這些發(fā)現(xiàn)解釋了一個(gè)長期存在的爭論 ， 那就是 ， 深度過冷水是否必須達(dá)到結(jié)晶狀態(tài)后才能說明其分子結(jié)構(gòu)是平衡的？恐怕答案是否定的 。 ”金梅爾聲明說 。
金
奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘
本文插圖
梅爾表示 ， 在達(dá)到平衡之前 ， 水分子可以維持液態(tài)的分子結(jié)構(gòu) ， 當(dāng)溫度達(dá)到極低的條件 ， 水即將結(jié)冰 。

（圖解：水分子的排布結(jié)構(gòu)：低密度下的四面體排布（左）和高密度下的無序排布 。圖源：環(huán)球科學(xué)）
“
奇怪！水竟是兩種液體？地球的生命之源比你想象的更神秘
本文插圖
在如此冷的情況下 ， 水凍結(jié)可能只需一百萬分之一秒 。 但是對于此前周圍活躍的水分子來說 ， 這點(diǎn)時(shí)間足以讓他們保持著想要的結(jié)構(gòu)而無需改變 。 ”金梅爾說 。

（圖解：理解為什么水在結(jié)冰后會漂浮 ， 會感受到它的奇妙 。圖源：Adam Hester/The Image Bank/Getty Images）
金梅爾和凱與科學(xué)家—博士后洛尼·克林格（Loni Kringle）和懷亞特·索恩利（Wyatt Thornley）一起 ， 使用紅外光譜法 。 這種研究方法通過紅外輻射與物質(zhì)的相互作用 ， 觀察激光發(fā)射在冰塊上時(shí)水分子的反應(yīng) ， 從而在幾納秒內(nèi)制造出過冷液態(tài)水 。凱將這一過程比作了“黏土動畫” 。
進(jìn)行了數(shù)次的激光測試證明 ， 所有分子結(jié)構(gòu)的變化都是可逆并可復(fù)制的 。

推薦閱讀