Jest nie tylko jedna woda, ale dwie. Potwierdzają to badania przeprowadzone przez Uniwersytet Rzymski La Sapienza we współpracy z Uniwersytetem Princeton (USA). „Wody” rozdzielają się w bardzo niskiej temperaturze i jedna na drugiej pływa. Odkrycie, które otwiera drzwi do nowych światów, które mogłyby wyjaśnić pochodzenie życia na Ziemi.
Rewolucja w chemii, która zawsze uznawała strukturę wody za bezdyskusyjną, ciecz tak wyjątkową, że pozwalała nam przetrwać. Zamiast tego można o tym dyskutować, nie jest już ani oczywiste, ani wyjątkowe.
Do tej pory cała społeczność naukowa przyjmowała za pewnik, że woda, utworzona przez dwa atomy wodoru i jeden z tlenu, ma precyzyjną i „sztywną” strukturę, z tlenem cząsteczki, która przyciąga wodory z inne ( wiązania wodorowe ), tworzące złożoną architekturę o bardzo wysokiej temperaturze wrzenia w porównaniu z innymi cieczami, a przede wszystkim postać stałą (lód) mniej gęstą od ciekłej i przez to unoszącą się na niej.
Niewiarygodne do powiedzenia, ale właśnie ta pływalność pozwoliła przetrwać życiu morskiemu, ponieważ warstwy lodu, które w niskich temperaturach tworzą na powierzchni naturalnej wody lustra „chronią” znajdującą się pod nią wodę, która sama nie zamarza i więc nadal jest gospodarzem życia.
Wszystko wciąż jest bardzo prawdziwe i potwierdzone, ale dziś wiemy, że nie zawsze tak jest: w bardzo niskich temperaturach „konkurencja” jest generowana między dwiema odrębnymi fazami ciekłymi o różnych gęstościach, z których wcześniej nieznana jest znacznie bardziej „nieuporządkowana”, a przejście pomiędzy dwoma „wód” stanowi rzeczywiste przejście fazowe (jak to przejście ze stanu ciekłego w stały, na przykład).
© Uniwersytet Rzymski La Sapienza
Naukowcy przeprowadzili badania za pomocą symulatorów, korzystając z najnowocześniejszych obecnie dostępnych modeli, wykazując, że poniżej temperatury -180 kelwinów (około -9 ° C) gęstość cieczy zaczyna oscylować między dwiema wartościami: niska ciecz gęstość i ciecz o dużej gęstości .
„Jak lód, który unosi się na wodzie - wyjaśnia Francesco Sciortino, współautor pracy - poniżej 180 stopni Kelvina, woda o małej gęstości unosi się nad wodą o dużej gęstości. Za pomocą dość dokładnych modeli zademonstrowaliśmy punkt krytyczny dla przejścia ciecz-ciecz: teoretyczny dowód, który był potrzebny, aby przekonać społeczność naukową, że możliwe jest posiadanie czystego układu (pojedynczego składnika) z więcej niż jedną fazą ciekłą ”.
Autorzy rozwiązali w szczególności równania ruchu, które opisują ewolucję cieczy przez 100 miliardów razy z rzędu, w ten sposób obejmując przedział czasu około 100 mikrosekund, obserwując przejście między dwiema fazami ciekłymi, które zachodzi w dziesiątkach mikrosekund.
„Dzięki tej pracy - podsumowuje Sciortino - mamy model i dokładne dane liczbowe, które pozwolą nam w przyszłości obserwować strukturę molekularną w skali subnanometrycznej , eksperymentalnie zademonstrować tę przemianę fazową, a tym samym odrzucić scenariusze termodynamiczne, które okazały się niewystarczające do zrozumienia jej istnienie".
Krótko mówiąc, teraz od liczb do eksperymentów. A kto wie, że nie powiedzą nam one jeszcze więcej, dając nam możliwość spojrzenia na pochodzenie życia z bardziej „wygodnego” okna.
Badania zostały opublikowane w Science.
Źródła odniesienia: Uniwersytet Rzymski La Sapienza / Science
