محققان سرانجام علت رفتار متفاوت مولکول آب نسبت به دیگر مایعات را کشف کردند
آب، این مایع حیات، پدیده‌ای بسیار عجیب و شگفت‌انگیز است. درحقیقت آب شبیه هیچ مایع دیگری رفتار نمی‌کند. دانشمندان برای درک عجایب مولکول آب از چارچوب‌های فکری معمول خارج شده و به فراتر از آن نگریسته‌اند و سرانجام علت این رفتارهای متفاوت را در سازمان‌دهی ساختار آن یافته‌اند.
یکی از عجیب‌ترین ویژگی‌های آب، تراکم غیر عادی آن است. به طور معمول مایعات با کاهش دما متراکم‌تر می‌شود اما آب در دمای چهار درجه سانتی‌گراد به حداکثر تراکم خود می‌رسد و نه تنها با کاهش بیشتر دما متراکم‌تر نمی‌شود، بلکه از تراکم آن نیز کاسته می‌شود. وقتی دما به صفر درجه سانتی‌گراد برسد و آب یخ بزند، تراکم یخ کمتر از آب مایع خواهد بود. به همین علت است که یخ می‌تواند بر روی آب شناور بماند و منجمد شدن آن نیز از بخش‌های سطحی به زیرین آغاز شود.
آب از لحاظ کشش سطحی در بین تمام مایعات بعد از جیوه در رتبه دوم قرار می‌گیرد. این همان عاملی است که به عنکبوت‌ها امکان می‌دهد تا بر روی آب شناور بمانند و بدون آن‌که در آن فرو بروند در سطح آن حرکت کنند. در صدر این ویژگی‌های عجیب و جالب آب، نقطه جوش غیرمعمولی و بالای آن قرار دارد. اگر آب را با دیگر مایعات مقایسه کنید متوجه خواهید شد که بسیاری از مواد شیمیایی به طرز شگفت‌انگیزی در آن حل می‌شوند. در حقیقت آب را می‌توان مادر حلال‌ها نامید.
دانشمندان برای درک بهتر این ویژگی‌های جذاب و عجیب آب، سری به درون ساختار مولکولی و لایه‌های تشکیل دهنده آن زده‌اند تا پرده از رازهای مایع حیات بردارند. آب در دمای اتاق و هم‌چنین به حالت یخ، دارای ساختار مولکولی چهار وجهی (Tetrahedral) است. به این معنا که هر مولکول آب با چهار مولکول دیگر تشکیل پیوند می‌دهد و یک ساختار هرمی کامل را به وجود می‌آورد.
محققان دانشگاه بریستول و دانشگاه توکیو با همکاری یکدیگر و با کمک گرفتن از یک ابر‌کامپیوتر و مدل‌سازی کامپیوتری، اقدام به ایجاد تغییراتی در ماهیت ساختار هرمی شکل مولکول آب کرده‌اند. آن‌ها با ایجاد این تغییرات توانسته‌اند رفتار آب را به دیگر مایعات شبیه‌تر کنند. برای مثال یخی متراکم‌تر از آب مایع ساخته‌اند که می‌تواند به زیر آب فرو رود. طبق گفته این تیم تحقیقاتی، آن‌ها بر روی تمام ویژگی‌های عجیب آب کار کرده‌اند و نتایج حاصل نشان می‌دهد که رفتار متفاوت آب نسبت به دیگر مایعات مستقیما به نحوه چیدمان و ساختار مولکولی خاص آن مربوط می‌شود.
جان روسو سرپرست تیم تحقیق نیز در ادامه ابراز داشت: “ما با این روش توانسته‌ایم دریابیم آن‌چه که آب را دارای ویژگی‌های منحصر به‌فرد کرده است، مربوط به نظم قرار‌گیری مولکول‌ها از جمله ساختار چهار وجهی آن بوده است. چهار بخش این مولکول هرمی قادرند خود را به صورتی سازمان‌دهی و تنظیم کنند که مولکول آب را در مرکز این هرم بین خود به اشتراک بگذارند، بدون آن‌که دارای ذره‌ای هم‌پوشانی باشد. وجود چنین سازمان‌دهی بی‌نظیری در ساختار مولکول‌های آب به همراه سازمان‌دهی‌های مختلط و فاقد نظم سبب بروز این انعطاف‌پذیری و رفتار شگفت‌انگیز آب می‌شود.”
ویژگی جالب دیگر مربوط به توانایی بالا در تحمل فشار است. این یعنی نمی‌توان به راحتی آن را فشرده کرد و به این خاطر بوده که آب می‌تواند به اطراف خود فشار وارد کند. به همین علت، زمانی که آب درون رگ‌های بدن جریان دارد می‌تواند با سرعت و قدرت بالایی سلول‌های خونی را منتقل کند. ضمنا از آ‌ن‌جایی که آب یک حلال بسیار خوب است، می‌تواند مواد غذایی مورد نیاز بدن را در خود حل کند و برای مصرف در اختیار سلول‌ها قرار دهد.
حتی چگالی پایین یخ نسبت به آب نیز به ادامه زندگی و چرخه حیات کمک می‌کند. کافی است لحظه‌ای تصور کنید که اگر در یک دریاچه از زیر شروع به یخ زدن می‌کرد، زندگی تمام آبزیان ساکن آن به پایان می‌رسید. همین چگالی پایین یخ نیز دلیل انبساط آب در زمان منجمد شدن آن است که به نوبه خود به شکل‌گیری حیات در سیاره زمین کمک کرده است. در مناطق سردسیر، آب در بین صخره‌ها یخ می‌زند و سبب خورد شدن آن‌ها از داخل می‌شود که این عمل در طی میلیون‌ها سال تداوم موجب به وجود آمدن خاک در کره زمین شده است.
نوشته محققان سرانجام علت رفتار متفاوت مولکول آب نسبت به دیگر مایعات را کشف کردند اولین بار در پدیدار شد.