存在两种截然不同的液态水，均由H2O分子制成

斯德哥尔摩大学的研究人员使用X射线激光能够追踪两种截然不同的液态水之间的转换，两者都是由H2O分子制成的。在-63摄氏度左右，两种液体以不同的压力状态存在，密度差为20％。通过在样品冻结之前迅速改变压力，可以实时观察一种液体变成另一种液体的过程。他们的发现发表在科学杂志上。

与其他物质相比，水是地球上常见的生命必需品，其行为举止非常奇怪。水的密度，比热，粘度和可压缩性等属性如何响应压力和温度的变化与我们所知的其他液体完全相反。因此，水通常被称为“异常”。如果水像“正常液体”那样运转，我们将不复存在，因为海洋生物无法发展。但是，这仍然是一个悬而未决的问题：是什么原因导致这些异常？

对于水的奇异性质已有许多解释，其中之一提出水具有在不同压力和低温下以两种不同液体形式存在的能力。如果我们能够将两种液体保持在玻璃杯中，它们将以透明的界面分开，如水和油（请参阅第p页）。在我们的环境条件下，普通水只是一种液体，在玻璃杯中看不到任何界面-但在分子水平上，它会波动，从而形成较小密度的局部区域，其密度与两种液体相似，从而导致水的奇怪行为。挑战在于，由于冰几乎会瞬间形成，因此在两种液体共存的温度下无法进行实验。到目前为止，只能使用不同类型的计算机模拟来研究在这些条件下的水，根据所使用的模型，这导致了许多矛盾的结果。

斯德哥尔摩大学化学物理教授安德斯·尼尔森（Anders Nilsson）说：“特别之处在于，我们能够在水冻结之前以超乎寻常的速度进行X射线检查，并观察一种液体如何转变为另一种液体。”“几十年来，一直有各种猜测和不同的理论来解释这些异常性质，以及为什么当水变冷时它们会变得更强。现在我们发现这两种液态是真实的，可以解释水的怪异。”

斯德哥尔摩大学化学物理高级研究员Katrin Amann-Winkel说：“我已经研究了多种形式的无序冰块，目的是确定它们是否可以被认为是代表冻结液体的玻璃态。”“看到它们确实代表真正的液体，并且看到它们之间的转换，这是梦想成真。”

斯德哥尔摩大学化学物理研究员Harshad Pathak说：“我们在如此低温的条件下进行了长达数年的努力，在不冻结的情况下进行水的测量，看到结果非常令人高兴。”“世界上已经进行了许多尝试，通过将水放入微小的隔间或将其与其他化合物混合来寻找这两种液体，但在这里我们可以将其视为简单的纯净水。”

斯德哥尔摩大学化学物理助理教授Fivos Perakis说：“我想知道这两个处于波动状态的液态物质是否可能成为活细胞中生物过程的重要成分。”“新结果可以为生物科学中的水打开许多新的研究方向。”

斯德哥尔摩大学博士后Marjorie Ladd Parada说：“也许其中一种液体形式对用于淡化水的膜内小孔中的水更为突出。”“我认为获得洁净水将是气候变化的主要挑战之一。”

“自沃尔夫冈·伦琴（WolfgangRöntgen）的早期工作以来，一个多世纪以来，人们一直在激烈争论水的奇特性质，”安德斯·尼尔森（Anders Nilsson）进一步解释道。“研究水物理学的研究人员现在可以建立模型，即水在过冷状态下可以作为两种液体存在。下一步是确定压力和温度变化时两种液体越过仅变成一种液体时是否存在临界点。接下来的几年是一个巨大的挑战。”

有关此发现的更多信息，请阅读《研究人员证明水具有多种液体，性质明显不同》。

参考：Kyung Hwan Kim，Katrin Amann-Winkel，Nicolas Giovambattista，AlexanderSpäh，Fivos Perakis，Harshad Pathak，Marjorie Ladd Parada，Cheolhee Yang，Daniel Mariedahl，Tobias Eklund撰写的“在压力下散装过冷水中液-液转变的实验观察” ，托马斯。莱恩（J.Lane），宣善友（Seonju You），郑相民（Sangmin Jeong），马修·韦斯顿（Matthew Weston），李赫赫（Jae Hyuk Lee），茵塔姆（Inom Eom），金敏石（Minseok Kim），宰库（Jaeku Park），赛焕俊（Shan Hwan Chun），彼得·普尔（Peter H.
10.1126 / science.abb9385

这项研究是与韩国的POSTECH大学，韩国的PAL-XFEL，加利福尼亚的SLAC国家加速器实验室，美国纽约城市大学的布鲁克林学院以及加拿大的圣弗朗西斯·泽维尔大学合作完成的。参与这项研究的其他人包括斯德哥尔摩大学化学物理小组的前成员-Kyung Hwan Kim，AlexanderSpäh，Daniel Mariedahl，Tobias Eklund和Matthew Weston。