Water maakt meer dan 70 procent uit van onze planeet en tot 60 procent van ons lichaam.

Water is zo gewoon dat we het als vanzelfsprekend beschouwen. Toch heeft water ook heel vreemde eigenschappen in vergelijking met de meeste andere vloeistoffen. De vaste vorm is minder dicht dan de vloeibare vorm, daarom drijft ijs; zijn eigenaardige warmtecapaciteitsprofiel heeft een diepgaande invloed op de oceaanstromingen en het klimaat; en het kan bij extreem lage temperaturen vloeibaar blijven.

Naast gewoon water en waterdamp, of stoom, er zijn minstens 17 vormen van waterijs, en twee voorgestelde vormen van supergekoeld vloeibaar water.

Nieuw werk van Carnegie hogedrukgeofysici Chuanlong Lin, Jesse Smit, Stanislav Sinogeikin, en Guoyin Shen vonden bewijs van de lang getheoretiseerde, moeilijk te zien vloeibare fase van water met een lage dichtheid. Hun werk is uitgegeven door Proceedings van de National Academy of Sciences .

De normale dichtheid van water is één gram watermoleculen per kubieke centimeter. Studies van anomalieën in het gedrag van water hebben het bestaan ​​van vloeibaar water met zowel lagere als hogere dichtheden dan deze norm aangetoond. Maar het was moeilijk om deze verschijnselen experimenteel te observeren.

Elk molecuul heeft een zogenaamd fasediagram - een soort grafiek die aangeeft hoe de bulkmoleculaire structuur van vorm verandert onder verschillende temperatuur- en drukomstandigheden. De delen van het fasediagram waar water met een lage dichtheid zou voorkomen, zijn notoir moeilijk te onderzoeken, het zogenaamde "water is niemandsland, omdat ze een pad nodig hebben door een reeks zeer specifieke, zeer moeilijke omstandigheden.

Maar het Carnegie-team was in staat om water met een lage dichtheid waar te nemen als een tussenfase met behulp van een nieuw ontwikkelde snelle-decompressietechniek om het hogedruk kristallijne fase-ijs-VIII te veranderen in het diamantachtige ijs Ic bij temperaturen tussen ongeveer -207 en - 163 graden Fahrenheit (140 en 165 kelvin).

Geavanceerde röntgenanalyse bevestigde de waarneming van de vloeibare waterfase met lage dichtheid, die slechts ongeveer een halve seconde duurde bij -163 graden Fahrenheit (160 kelvin).

Toen ijs-VIII met matige snelheden werd gedecomprimeerd, het vormde andere fasen van ijs, wat aangeeft dat de snelheid van decompressie de sleutel is tot het observeren van de vloeibare waterfase met lage dichtheid.

"Onze nieuw ontwikkelde, zeer snelle decompressiemethode was de sleutel tot deze opwindende observatie van vloeibaar water met een lage dichtheid als tussenproduct tussen twee kristallijne fasen, ' legde Shen uit.