科學家證實，水在零下63攝氏度不結冰，存在兩種不同的液態

11月20日，一項發表在《科學》雜誌的研究揭示了水的異常特性。研究人員發現，液態水對壓力和溫度的響應不僅和其它液體不同，甚至連本身都不同。也就是說，水可以以兩種不同的液態狀態存在。這一發現會影響許多科學和工程應用。

生活中隨處可見水的存在，眾所周知，水是生命的主要組成部分之一，因此水是地球上最重要的物質。水的相行為在許多領域中都起著重要的作用，這些領域包括生物化學、氣候、低溫儲存、低溫生物學、材料科學以及許多工業過程等。

我們在日常生活中見到的液態水大都是常溫狀態下的。生活經驗告訴我們，當溫度降低到零攝氏度以下時，水就會開始結冰。但是，當水非常純淨沒有雜質時，它能在低於零攝氏度下保持液態，形成所謂的過冷水。

大約30年前，科學家在計算機上模擬水特異性質的時候就發現，過冷水存在兩種液態狀態。但是，這種違反直覺的假設一直是水化學和物理學中最重要的問題之一，並且自誕生以來就一直是一個有爭議的話題。而且，在當時的技術條件下，實驗無法達到所需的低溫，在零下40攝氏度的時候，過冷水就會結冰了。

現在，這個技術成熟了。科學家把過冷水降低到了零下63攝氏度，然後根據X射線的散射方式，使用X射線鐳射來研究水的結構如何變化。研究分別在高壓下和低壓下進行，當壓力達到3000個大氣壓時，水呈現出高密度液態；當壓力降低時，水呈現出低密度液態，兩種狀態之間密度相差20%。

也就是說，當這兩種狀態的液態水放在一起時，它們會分層並透過一個稀薄的介面隔開，類似於生活中常見的油和水的分層。科學家表示，這兩種液體的存在會影響水溶液的行為，但是它會如何影響水性環境中的生物分子，仍然是一個懸而未決的問題，這給了科學家下一步的研究目標。

這個結果還表明過冷水可能具有臨界點，在這個臨界點這兩種狀態的液體會合併成我們常見的一種狀態。但是這臨界點的壓力和溫度是多少呢？但是這又產生了一個問題，如果過冷水具有臨界點，那麼日常生活中遇到的水就變得很奇怪，它就是一種超臨界液體。

事實上，水還有一些特性顯得非常奇怪。在4攝氏度以上，它遵循熱脹冷縮的規律。但是在4攝氏度以下，它就開始反常，變成了熱縮冷脹，也就是說此時溫度越低體積越大。

雖然這些實驗條件感覺離我們很遙遠，但是科學家表示，它影響了我們生活中的水。