水是万物之源，然而从地球环境到人类肺部功能，地球上许多与水有关的重要过程都只发生在水滴表面。数十年前，科学家预测水在过冷条件下会分离成2种不同液体，现在一项新证据表明，过冷水确实能从一种液体转变成更稠密的液体，经历“液-液相变”而不是变成固体或气体。
1992年，波士顿大学研究人员首次提出“过冷水”存在隐藏的“液-液相变”状态，只不过水在低温条件倾向冻结成固态冰而不是另一种液体，因此要证明这种相变具有一定挑战性，科学界对于液-液相变仍然知之甚少。
现在，来自伯明翰大学与罗马第一大学的研究人员们通过计算机模拟，成功在微观层面区分2种液体的特征，表明水可以从一种液体变成另一种密度更大的液体。
团队发现，高密度液体中的水分子会形成拓扑复体（topologically complex），比如三叶结或Hopf链环，以类似椒盐卷饼的形状纠缠，相较之下，低密度液体中的水分子大多形成简单的环。
此外这种结是短暂现象，会随着液体环境变化而交换纠缠，表明高压低温环境下的液态水性质，应该与地球表面任何晃动的水完全不同。进一步了解水和其他液体在过冷条件下的拓扑行为，能帮助科学家厘清极端环境中的材料状态，比如行星深处。
新论文发布《自然物理学》期刊。
（首图来源：pixabay）
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