過冷水是穩定液體，由 2 種不同密度的結構混成
地表 70% 都被水覆蓋，人體與生命本身也不能沒有水，然而水的性質與行為其實還有諸多謎題，比如我們知道水低於 0℃ 就會結冰，但其實水在 0℃ 以下還是有機會維持液態，稱為過冷水。最近一組物理學家團隊對過冷水進行測量，發現過冷水實際上是 2 種液體結構合而為一。
在嚴格條件控制下，液態水在溫度低於攝氏零度（冰點）時也可以不結冰，此時的水稱為過冷水（supercooled water），是在外太空或地球大氣極低溫環境中表現出的奇異行為，為一種自然物理現象。
水是如此常見，它的結構式看起來很簡單（H 2 O，每個分子有 2 個氫原子和 1 個氧原子），但實際上卻有點複雜，比如水在熔點之下反而不會凍結，除非有塵埃雜質可以分子依附；又當水凍結時會膨脹，這和其他液體相比是比較奇怪的行為。
這些特質吸引了美國西北太平洋國家實驗室（PNNL）化學物理學家 Greg Kimmel、Bruce Kay 的目光，他們為此投入研究已超過 25 年，而最新模型數據表明，過冷水可以濃縮成高密度的液體狀結構並與較低密度的結構共存，兩者根據溫度不同改變比例，比如研究團隊觀察到溫度從 245K 降到 190K，高密度液體結構比例迅速下降。
這項發現有助於解釋霰（音同「線」），這是雷暴天氣時可能會掉落的蓬鬆顆粒。高空大氣中液態水被冷卻至 0℃ 以下，而當過冷水水滴與雪晶接觸就會迅速凝固於雪晶表面（該過程稱為撞凍，accretion），當撞凍持續到看不出原本雪晶外形時即稱為霰。
放眼外太空，該研究可能也有助於了解過冷水如何在木星、土星、天王星、海王星等寒冷星球上存在；或者之前有科學家實驗發現，用不同類型的粒子碰撞過冷水分子時，有一些粒子可觸發過冷水結凍，其他則不會，或許可用來探測暗物質粒子，假如微中子（已探測到的暗物質候選粒子）、大質量弱交互作用粒子（還是假想中的暗物質粒子）碰巧會與過冷水分子相互作用、引起後者凍結，在排除已知粒子之後，就能證實暗物質的存在。
新論文發表在《科學》（Science）期刊。
（首圖來源：西北太平洋國家實驗室）
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