位置: 北京pk10计划在线 教育 水是地球上最神秘的物质,科学家有了新的解释

水是地球上最神秘的物质,科学家有了新的解释

作者:熊涔缭 来源:本站原创 时间:2019-11-16

尽管我们完全依赖它,但水是一个谜。 科学家们不明白为什么它会随着冷却而膨胀,为什么热水比冷水更快地变成冰,或者它的非凡的表面张力使它能够粘附在土壤上并支撑着昆虫。 “这几乎就像水试图掩盖其秘密,”英国布里斯托尔大学的数学家约翰·鲁索说,他认为他可能已经找到了一个。

GettyImages-954692072 巴西的Silvana Lima在WSL创始人冲浪杯之前的练习赛中挥舞着一波。 表面张力,让波浪保持其形状,是水的许多异常之一。 马克拉尔斯顿/法新社/盖蒂图片社

大多数寻求解析水的怪异性的科学家将其暴露在极端条件下,例如极低的温度。 Russo和东京大学的同事采用了不同的方法,创造了“极端水”的计算机模型,正如他所描述的那样。 在他们的模拟中,他们改变了将分子保持在一起的键,直到它们开始表现得像更正常的液体。 “我们关闭了这种陌生感,”Russo说。 然后,团队可以看到异常行为所需的债券结构。 例如,当模拟冰不再漂浮时,团队知道他们已经消除了造成这种特殊特征的结构。

他们的结论与他们的主题一样令人惊讶。 “你应该把水视为两种混合在一起的独立液体,”Russo说。 它们之间的区别:将分子保持在一起的氢键。 在一个中,四个被排列成有组织的,对称的四面体 - 具有四个面的金字塔。 另一方面,金字塔是无序的和相互联系的。 水,似乎是等于秩序和混乱 - 地球最宝贵的资源的诗意结果。

GettyImages-894514908 一名冰游泳运动员潜入中国辽宁省东北部的沉阳湖中。 冰漂浮在水面上,因为它的固态密度低于液态,这是这种物质的一个奇怪特征。 法新社/盖蒂图片社

这项发现于4月份发表在“美国国家科学院院刊”上 ,可以影响气候变化模型,预测气候变暖将如何改变我们的世界。 “水对于气候工作方式的基本物理学至关重要,”国家海洋与大气管理局的水文学家Chris Milly说。 例如,水晶在云层中形成的方式还不是很清楚,但晶体决定了太阳光会反射回太空的程度,这对于模拟未来变暖很重要。

米莉说,解释水的奇怪行为并不像仅仅知道它存在那么重要,这意味着双液理论可能无法改善气候模型。 但这只是一个潜在的应用。 冷冻保存(冷冻组织)和许多基本的生物过程依赖于水的奇异特性。 Russo希望进一步的研究将揭示更多的秘密。

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