Fizik dünyasının uzun süredir tartıştığı “Su neden diğer maddeler gibi davranmıyor?” sorusu, yeni bir araştırmayla önemli ölçüde aydınlatıldı. Stockholm Üniversitesi’nden bilim insanları, suyun derinlerinde saklanan farklı bir kritik noktayı ortaya çıkararak bu sıra dışı davranışların nedenini açıklamayı başardı.
Yapılan çalışmaya göre su, tek tip bir sıvı değil. Aksine iki farklı sıvı fazın bir arada bulunduğu bir sistem olarak tanımlanıyor. Bu durum, özellikle suyun 4 derece civarında en yoğun haline ulaşması ve soğudukça genleşmesi gibi alışılmışın dışındaki özelliklerini açıklamada kritik rol oynuyor.
İkinci kritik nokta teorisi doğrulandı
Bilim insanları uzun yıllardır suyun, bilinen klasik kritik noktasının dışında ikinci bir kritik noktaya sahip olabileceğini öne sürüyordu. Ancak bu noktanın gözlemlenmesi mümkün olmuyordu. Çünkü su, donma noktasının altına indiğinde hızla kristalleşerek bu yapıyı gizliyordu.
Araştırmada kullanılan ileri teknoloji ise bu sorunun aşılmasını sağladı. Güney Kore’de bulunan Pohang Hızlandırıcı Laboratuvarı’ndaki X-ışını lazeri sayesinde, suyun moleküler yapısı kristalleşmeden önce, yani femtosaniyeler içinde görüntülendi. Böylece yıllardır teoride kalan yapı ilk kez gözlemlenmiş oldu.
İki farklı sıvı yapı bir arada bulunuyor
Araştırma sonuçları, suyun iki ayrı fazdan oluştuğunu ortaya koyuyor. Bunlardan biri daha açık ve düzenli bir moleküler yapıya sahip düşük yoğunluklu faz. Diğeri ise moleküllerin daha sık dizildiği yüksek yoğunluklu faz.
Bu iki yapı, belirli koşullar altında birbirine yaklaşarak farklarını kaybediyor. Yaklaşık eksi 63 derece ve yüksek basınç altında gerçekleşen bu durum, moleküler hareketlerin olağanüstü seviyelere ulaşmasına neden oluyor. Araştırmacılar, bu süreci oldukça dikkat çekici bir benzetmeyle açıklıyor: Bu noktaya giren sistem, adeta bir “kara deliğe” giriyormuş gibi davranıyor.
Oda sıcaklığındaki su bile bu etkiden nasibini alıyor
Çalışmanın en çarpıcı yönlerinden biri ise bu durumun yalnızca aşırı koşullarla sınırlı olmaması. Araştırmacılara göre, bu gizli kritik noktanın etkileri oda sıcaklığındaki suyu da etkiliyor.
Yani günlük hayatta içilen su, göller ve okyanuslar aslında bu görünmeyen yapısal dalgalanmaların etkisi altında bulunuyor. Bu dalgalanmalar, yaşamın temel süreçlerinde de belirleyici olabilir. Özellikle proteinlerin katlanması ve hücre içi kimyasal reaksiyonlar üzerinde önemli rol oynadığı düşünülüyor.
Keşif birçok alanı etkileyebilir
Elde edilen bulgular sadece temel fizik açısından değil, farklı bilim dalları için de yeni bir kapı aralıyor. İklim biliminden jeolojiye kadar pek çok alanda suyun davranışını daha iyi anlamak mümkün hale gelebilir.
Öte yandan, derin deniz akıntılarının çözülmesi, düşük sıcaklıkta gerçekleşen biyolojik süreçlerin incelenmesi ve hatta uzaydaki gök cisimlerinde suyun nasıl davrandığının tahmin edilmesi gibi konular bu keşifle daha net şekilde ele alınabilecek.