揭开水的双面人身份，极端条件下同时以两种液相存在

揭开水的双面人身份，极端条件下同时以两种液相存在

数十年前，科学家提出水在极端压力与低温时会分裂成两种不同液体形式的理论，但从未得到证实。直到最近，加州大学圣地亚哥分校的研究团队通过超级计算机模拟，成功证实了这一理论：在特定的极端条件下，水确实可以同时以两种不同结构与密度的液相存在。

水在极端条件下的行为一直困扰着科学家。例如，过冷水（supercooled water）可以在0°C以下保持液态，直到受到扰动（如一个小颗粒的加入）才会立即凝结成冰晶。此外，水的密度在液态时比固态更大，使得冰能够漂浮在水面上，这一特性在自然界中具有重要意义。

研究人员一直致力于研究水的液-液相变（LLPT）状态。一个长期存在的理论认为，水在极低温度和高压条件下，可以同时存在高密度液体和低密度液体两种状态。然而，由于实验中水往往在达到这些极端条件前就冻结，这一假设一直难以验证。

1992年，研究人员首次提出水可能在-38℃出现LLPT相变。早期研究预测，LLPT相变可能在36-270MPa的压力和-23℃至-123℃的温度范围内发生。

最近，加州大学圣地亚哥分校的研究团队利用超级计算机完成了精确模拟，发现LLPT相变实际上发生在-73℃和1,250标准大气压的条件下。在这个临界点下，水会自发地分裂成高密度和低密度两种液体状态。研究人员指出，通过制造微小水滴并利用表面张力产生高内部压力，未来可能在实验室中验证这一现象。

这一发现不仅解决了长期困扰科学界的难题，还为未来设计和合成新型液体开辟了新的可能性。这些液体可能在过滤污染物、海水淡化等环保领域发挥重要作用。

这项重要研究成果已发表在《自然物理学》（Nature Physics）期刊上。

（首图来源：Pixabay）