这一现象在恰当的条件下是会产生的，即所谓的“过冷水”—温度在凝固点以下的液态水。在这个奇妙的临界点处，水由两种密度不同的“水”组成。也就是说，此刻的水不是一种液体，而是两种液体。

　　《科学》杂志上宣布的一篇研讨探讨了这一不寻常现象的性质，而且标明，虽然水是地球上最寻常的物质，咱们对它的研讨却远远不够。

　　（图解：一项新研讨证明，过冷水有两种方法：底部高密度方法和顶部低密度方法。

　　水本身具有许多独特的性质。太平洋西北国家实验室的格雷格·金梅尔（Greg Kimmel）在曩昔的25年中一向与物理学家布鲁斯·凯（Bruce Kay）协作研讨水。他们之所以对水如此入神，不只是因为水为人熟知、用处广泛，而且还因为“就现在所知，水比大大都物质都愈加奥秘，”金梅尔在杂志《逆》采访时说。

　　他们用冰块举例—当水冻住时，本身密度变小，导致体积变大，使冰块能漂浮在水面上。 凯在采访时说：“地球生命的演化进程是特别的，因为冰会漂浮在水上而不是沉在水底。”

　　（图解：水在多冷时一定会结冰？这仍旧是一个被争辩的议题——金梅尔在采访时说。 图源：Tatsiana Volskaya/Moment/Getty Images）

　　实际上，“过冷水”会呈现的原因是因为低温并不是水结冰的仅有条件。还有很重要的一点是：假如水中没有晶种（该物质本身的晶体）或凝结核可以使水分子开端构成晶体结构，水的物质方法就不会改动。假如你想制作过冷水，那请保证以下两点：榜首，水中有必要不含杂质，杂质或许会引起构成成核方位；第二，坚持水的停止状况，不要摇晃它，因为分子在搅动时也能构成成核方位。

　　过冷水是被科学家们所熟知的。因为忽然的晃动能为水分子冻住供给所需的凝结核，（例如，你可以测验冷冻一段时间一瓶矿泉水，从冰箱渐渐拿出来，然后用力敲击一下瓶身。）这一让水敏捷从液相转化为固相的进程所带来的视觉体会，不亚于戏法扮演—它可以被用来当做给孩子们展示的一次科学实验，或许录成视频上传到油管上。

　　假如用科学的言语来解说这一现象，就需要引进分子结构这一论题。“过冷温度下的液态水的分子结构不只已变得相对来说比较安稳，而且一同存在两种结构基序。这些发现解说了一个长期存在的争辩，那就是，深度过冷水是否一定要到达结晶状况后才干阐明其分子结构是平衡的？恐怕答案是否定的。”金梅尔声明说。

　　（图解：水分子的排布结构：低密度下的四面体排布（左）和高密度下的无序排布。 图源：举世科学）

　　金梅尔和凯与科学家—博士后洛尼·克林格（Loni Kringle）和怀亚特·索恩利（Wyatt Thornley）一同，运用红外光谱法。这种研讨办法经过红外辐射与物质的相互效果，调查激光发射在冰块上时水分子的反响，从而在几纳秒内制作出过冷液态水。 凯将这一进程比作了“黏土动画”。

　　过冷水有许多潜在用处。有科学家提议，过冷水的快速冷冻进程或许可以适用于检测暗物质。金梅尔则主张令其在气候研讨中发挥效果，并指出，云层掩盖在气温中起着及其重要的效果，因为这与“云层的构成方法和大气中过冷水的结晶方法有关”。

　　他还说，观测在某些条件下过冷水的敏捷改变也许是“过于艰深的”。 可是考虑到水对人类至关重要，他仍以为对其充沛的了解是值得的。

　　金梅尔说：“假如冰不是水上漂浮的，那么在冬季，湖泊和河流将自下而上悉数结冰，那么咱们所了解的鱼类等水生生物也就不会存在了。”

　　摘要:因为不同理论之间竞赛十分剧烈，在傍边做出合理的挑选研讨时所需的温度和压力的数据资源有限，因而对水的反常性质的根本了解依然难以推动。咱们研讨了过冷水被瞬态加热时的结构改变录像，它展示了用激光快速加热过冷水至70开尔文（K）的进程，每个脉冲进行了几纳秒。 在显着结晶之前，水的结构从其初始结构松弛到安稳结构。 在所研讨的整个温度范围内，经过高温文低温结构基序的线性组合，一切结构改变都是可逆而且可重复的。 跟着温度从245 K降低到190 K，具有高温结构基序的液体份额敏捷下降，这与超临界状况下过冷水是两种状况的“混合物”这一模型的猜测相符。