الماء يوجد كسائلين مختلفين

٢٨ يونيو ٢٠١٧

ترجمه ابو طه / عدنان احمد الحاجي 

Water Exists as Two Different Liquids

June 28, 2017

المقالة رقم ٢٥٧ لسنة  ٢٠١٧

 اكتشف العلماء في جامعة ستوكهولم طورين من الماء السائل مع وجود اختلافات كبيرة في البناء والكثافة. وتستند النتائج على الدراسات التجريبية باستخدام الأشعة السينية، والتي تم نشرها الآن في مجلة يناس. PNAS.

نحن  نعتبر عادة الماء السائل  غير منتظم  حيث تقوم  الجزيئات بإعادة الترتيب في فترة زمنية قصيرة حول  هيكل متوسط ما. الآن، ومع ذلك، اكتشف العلماء في جامعة ستوكهولم طورين من السائل باختلافات كبيرة في البناء والكثافة. وتستند النتائج على الدراسات التجريبية التي استخدمت  الأشعة السينية، والتي تشرت حالياً في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (الولايات المتحدة الأمريكية

معظمنا يعرف أن الماء ضروري لوجودنا على كوكب الأرض. ومن المعروف جيدا أن الماء له خصائص غريبة أو شاذة كثيرة ويتصرف بشكل مختلف تماما عن جميع السوائل الأخرى. بعض الأمثلة هي نقطة الانصهار، والكثافة، والسعة الحرارية، وإجمالاً  هناك أكثر من ٧٠ خاصية للماء   تختلف عن معظم السوائل. هذه 

الخصائص الشاذة للمياه هي شرط أساسي للحياة كما نعرفها.

يقول أندرس نيلسون، أستاذ الفيزياء الكيميائية في جامعة ستوكهولم: "إن الخاصية الجديدة الرائعة هي أن الماء  يمكن أن يوجد كسائلين مختلفين في درجات حرارة منخفضة حيث يكون تبلور الجليد بطيئاً ".

لقد كان الاختراق في فهم الماء ممكنا من خلال مجموعة من الدراسات التي استخدمت  الأشعة السينية في مختبر أرغون الوطني بالقرب من شيكاغو حيث تم إثبات البنائين المختلفين وفي مختبرDESY للأشعة السينية الكبير  في هامبورغ حيث امكن  التحقق   من الديناميات وتبين  أن المرحلتين هما في الواقع مرحلتان سائلتان. وبالتالي يمكن أن يوجد الماء كسائلين مختلفين.

عندما نفكر في الثلج فهو في معظم الأحيان في طور بلوري منتظم  يمكنك إخراجه  من صندوق الثلج، ولكن الشكل الأكثر شيوعا في الثلج   في نظام كوكبنا  انه غير متبلور، ويعني انه غير منتظم، وهناك نوعان من الثلج  الغير متبلور  بكثافة منخفضة وكثافة عالية. ويمكن للنموذجين أن يتحولا من واحد الى الآخر، وهناك تكهنات بأنهما يمكن أن يكونا مرتبطين بأشكال الماء السائل ذي الكثافة المنخفضة والكثافة العالية . 

كاترين أمان-وينكيل، الباحثة في الفيزياء الكيميائية في جامعة ستوكهولم. قالت "إنه حلم قد تحقق في متابعة مثل هذه التفاصيل في كيف تتحول حالة زجاجية من الماء إلى سائل لزج يتحول على الفور تقريبا إلى سائل مختلف ولكن حتى بأكثر لزوجية وأقل كثافة  بكثير".

وقال البرفسور لارس بيترسون، أستاذ في الفيزياء الكيميائية النظرية في جامعة ستوكهولم. ""إن النتائج الجديدة تعطي دعما قويا جدا للصورة حيث لا يمكن للماء في درجة حرارة الغرفة أن يقرر في أي من الطورين يجب أن يكون، في طور  مرتفع  أو منخفض الكثافة، مما يؤدي إلى تقلبات محلية بين الحالتين" . باختصار: الماء ليس سائلاً معقداً ، ولكنه  متكون من  سائلين  بسيطين بعلاقة معقدة بينهما".

 هذه النتائج الجديدة لا  تستحدث   فقط  فهماً شاملاً للماء في درجات الحرارة والضغوط المختلفة، ولكن أيضا كيف يتأثر الماء بالأملاح والجزيئات الحيوية مهم للحياة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الزيادة في فهم الماء يمكن أن تؤدي إلى رؤى جديدة حول كيفية تنقية وتحلية المياه في المستقبل. وسيكون هذا أحد التحديات الرئيسية التي تواجه البشرية في ضوء  تغير المناخ العالمي.