Koulun fysiikan tunneilla opetetaan, että vesi voi esiintyä kolmessa eri muodossa: kiinteänä (eli jäänä), nesteenä (eli vetenä) ja kaasuna (eli vesihöyrynä). Tähän pitää toki heti lisätä, että useimmat aineet, siis myös vesi, esiintyvät faasidiagrammin eli olomuotokuvaajan yläpäässä myös plasmana.

Tämäkään ei silti riitä, sillä jo kauan on tiedetty, että H2O-molekyyli eli vesi voi esiintyä myös useammassa erilaisessa kiinteässä muodossa. Toisin sanoen on olemassa enemmän kuin yhtä ”jäätä”.

Vaikuttaisi siltä, että vesi todellisuudessa on jatkuvassa muutostilassa tiheän ja vähemmän tiheän muotonsa välillä.

Meille tuttu kiinteä jää on kiteistä materiaalia, jossa molekyylit ovat järjestäytyneet hilamaiseen rakenteeseen. Mutta on olemassa myös amorfista jäätä, jonka rakenne ei ole näin säännöllinen. Tätä jään amorfista muoto on myös olemassa kahta laatua, korkean tiheyden (HDA) ja matalan tiheyden (LDA) muotoa. (Lisäksi faasidiagrammin äärilaidoilla sijaitsee myös erittäin korkean tiheyden VHDA-alue.)

Tästä kahden eri tiheyden jäämallista Tukholman yliopiston tutkijat päättelivät, että on mahdollisesi olemassa myös kahdenlaista nestemäistä vettä. Tutkimus aiheesta julkaistiin eilen Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) -tiedejulkaisussa.

Tutkijat tarkastelivat jään muuttumista kiinteästä aineesta nesteeksi laajakulmaisella röntgensirontatekniikalla (WAXS) sekä fotonikorrelaatiospektroskopialla (XPCS). Havaintojen perusteella vaikuttaisi siltä, että vesi todellisuudessa on jatkuvassa muutostilassa tiheän ja vähemmän tiheän muotonsa välillä.

”Uudet tulokset tukevat vahvasti sitä näkemystä, että huoneenlämmössä vesi ei osaa päättää, kumpaa muotoa se olisi, korkean vai matalan tiheyden muotoa, mikä johtaa paikalliseen vaihteluun näiden kahden välillä”, tutkija Lars G.M. Pettersson toteaa.

Myös aikaisemmin tutkijat ovat havainneet erikoista vaihtelua veden olomuodoissa. Viime vuonna Oxfordin yliopiston tutkijat havaitsivat, että 40–60-asteinen vesi saattaa esiintyä kahdessa muodossa, joilla on erilaisia ominaisuuksia.

Vedellä on paljon erikoisia ja muista nesteistä poikkeavia ominaisuuksia, mutta tutkimuksen tulokset saattavat valottaa hieman tarkemmin sen ominaisuuksia. Ehkä kyseessä ei niinkään ole erikoinen neste vaan kaksi eri nestettä, joilla on keskenään erikoinen suhde.