科學家發現一種奇特的新型液態水

根據一項新的發現，液態水存在兩種形態——低密度和高密度，這項發現給這種無所不在、賦予生命的液體又增加了一種反常性質。斯德哥爾摩大學的化學物理學家Anders Nilsson博士主導的研究發現，在冰結晶緩慢的低溫下，水以兩種不同的液體存在。

生命的基本要素

水對於生命至關重要，至少在地球上是如此。無論液態水存在於哪裡——不管是在冰封的湖泊還是滾燙的深海熱泉，科學家都發現了生命的蹤跡。正因如此，科學家期望在其他星球上找到液態水，進而發現地外生命。

水分子的結構示意圖

事實證明，在已知的液體中，水具有奇特的物理性質。一方面，在地球的溫度和壓力之下，它可以存在全部三種狀態。另一方面，一個水分子由兩個氫原子、一個氧原子組成，兩個H－O鍵形成104.5度鍵角，這樣的分子結構使水呈現出強極性。因此，很多物質可以溶解於其中。於是，鈣離子之類的物質就可以通過水進出細胞。如果水分子的結構是線性的，生命就無法存在。目前，科學家已經確定了70種不同於其他液體的液態水性質。

此前研究已經發現，冰能以兩種固體形態存在：高度有序的結晶形態，其中各個分子按照一種重複構型整齊地排列；還有一種是無定形的形態，其中分子雜亂無序地排列。事實上，無定形冰是地球上最為豐富的形態，並且可以在低密度和高密度狀態之間進行轉換。

兩種形態的液態水

液態水

既然固態水會出現這樣的特殊性質，液態水是否也會發生類似的轉變？為此，Nilsson博士的研究團隊利用X射線追蹤了在低溫下的各個水分子之間的距離。根據這項剛剛發表於《美國國家科學院院刊》（PNAS）的研究，科學家發現，水從無定形、玻璃狀、冰凍的液體狀態（本質上為未結晶的冰）轉變為粘性液體，之後隨即轉變成另一種密度較低的更粘稠液體。

科學家表示，這項發現進一步揭示了液態水的特異行為。該結果表明，在室溫下的水不能決定處於兩種形式的哪一種——高或低密度，這導致了它在這兩者之間的局部波動。簡而言之，水不是一種複雜的液體，而是兩種簡單液體的一種複雜關係。

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