Vesi voi esiintyä nestemäisessä olomuodossa vielä sadassa pakkasasteessa

Etenkin täällä "tuhansien järvien maassa" vesi mielletään tuttuakin tutummaksi aineeksi, mutta todellisuudessa sillä on useita tosi omituisia ominaisuuksia.

Jään kelluminen ei ole kenellekään yllätys: kiinteässä olomuodossa veden tiheys on pienempi kuin nestemäisessä. Siihen perustuu vesistöjen jäätyminen sillä tavoin kuin ne pakkasten tullen jäätyvät.

Yllättävämpää on, että jäästä tunnetaan 17 erilaisia muotoa ja toisaalta vesi voi esiintyä nesteenä ankarassakin pakkasessa.

Vedellä on teoreettisesti päätelty olevan myös hyvin harva-aineinen nestemäinen olomuoto, mutta sen tuottaminen on osoittautunut hankalaksi. Nyt Chuanlong Lin, Jesse Smith, Stanislav Sinogeikin ja Guoyin Shen ovat siinä onnistuneet.

Veden tiheys normaalioloissa on gramma kuutiosenttimetriä kohti eli litra vettä painaa kilon. Tiheys voi olla lämpötilasta riippuen jotain muutakin, joko suurempi tai pienempi, mutta etenkin "harvan" veden tutkimus on vaikeaa, koska sellaiseen olomuotoon on siirryttävä asteittain melkein yhtä hankalien, painetta ja lämpötilaa laskevien, vaiheiden kautta.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Carnegie-instituutin tutkijaryhmä käytti uutta tekniikkaa, jolla painetta pystytään alentamaan hyvin nopeasti. He muuttivat korkeassa paineessa esiintyvää kiteistä "jää-VIII:aa" rakenteeltaan timanttia muistuttavaksi "jää-Ic:ksi", jota esiintyy lämpötilavälillä 140–165 kelviniä eli 133–108 celsiusastetta pakkasta.

Röntgensäteilyn avulla tutkijat pystyivät havaitsemaan, että tiheydeltään alhaista nestemäistä vettä esiintyi noin puolen sekunnin ajan -108 celsiusasteen lämpötilassa.

Oleellista oli paineen alentaminen hyvin nopeasti, lähes 50 gigapascalia sekunnissa. Jos paineenalennus tapahtui hitaasti, alle 0,01 gigapascalia sekunnissa, jää-VIII muuttui vaiheittain muiksi jään muodoiksi ilman nestemäistä, joskin lyhytaikaista välivaihetta.

Hyisestä vedestä kerrottiin Garnegie-instituutin uutissivuilla ja tutkimus on ilmestynyt Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedejulkaisussa.

Kuva: Chuanlong Lin & Guoyin Shen



Juttuja samasta aiheesta