科学家们指出,到目前为止,科学家们就液态水在最极端温度下的行为提出了许多假设。例如,有科学家怀疑,在零下83.15摄氏度的极端低温下,水能否以液体形式存在。澄清这些问题是很重要的,因为水覆盖了地球71%的面积,而深入理解水对我们洞察它是如何调节环境、我们的身体甚至生命本身至关重要。
化学物理学家GregKimmel说:“我们的研究证明,在极低温度下,液态水不仅是相对稳定的,而且是由两种结构混合而成。”
Kim和他的同事BruceKey已经研究水的奇怪行为25年了。它们提供了不同的模型来解释水的异常性质。最近的研究中,他们利用红外光谱技术,成功地观测到了利用激光来破坏薄层冰时水分子的定格运动,从而产生了持续时间只有几纳秒的超冷水。
研究人员利用超冷水的定格“快照”获得的新数据显示,超冷水可以凝结成密度很高的液体状结构。这类高密度结构与低密度结构并存。当温度从零下28.15摄氏度下降到零下83.15摄氏度时,高密度液体的比例迅速下降,说明这两种结构混合在一起形成了零下83.15摄氏度的水。
Kimmer说这项研究可能有助于解释霰弹是如何形成的。有时小的白色蓬松颗粒从天空中落下来,在寒冷的暴风雪来临之前,这种现象被称为霰弹。研究表明,雪花和大气层上层超低温液态水的相互作用形成了霰。
这一研究也有助于理解液态水是如何存在于太阳系内的冻结行星——木星、土星、天王星和海王星;此外,超低温水蒸气也能形成引人注目的彗尾。
研究者们说,新的研究将揭示液态水在封闭环境下的行为,而且未来他们还将利用这项研究中使用的技术来跟踪不同化学反应背后的分子重新排列。
责编:金子

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