【正见网2004年08月08日】
“水”的化学组成可以说是举世皆知，即使是小朋友大概也多半可以轻易的说出她的分子式，但是“水”却同时也是最怪异的化学液体！目前有一批科学观察家正在研究水的另一种怪异特性，那就是除了我们家里水龙头流出的水流状态(Phase，又可称之为“相”)外，从水异常怪异的密度变化上可以观察到在低温时，水确实存在着两种“液态相”(一般化学物体的“相”应该是唯一的一种状态，例如固相就呈现单一状态的固体，液相就呈现一种单一状态的流体)。
水具备着若干种其它液体没有的“特异功能”，例如她可以吸收大量的热能温度却不会太高；当她冷却时，其可压缩性反而提高，这与一般液体正好相反。而最奇特的是，当温度降低时，水的密度会随之升高直到摄氏四度，然后又逐渐下降。这迥异于一般液体随着温度下降而密度呈稳定下降的特性。对于这样一个连初中生都知道的现象一直鲜少有人去研究其真正的原因，直到最近才有一点点突破。
科学家们怀疑此一复杂的现象起因于“双重特质”；他们首先提出水在低温时确实存在两种不同的“液相”：一种是高密度（HDL）液体，另一种是低密度（LDL）。这两种液相不会被分离，因为二者只会存在于摄氏四十五度以下的环境，而在那时水已几乎冻结。
在五月二十一日《Physical Review Letters》期刊中，一组德国的研究团队发表他们可能观察到了高密度液相的水。他们利用X光照射在摄氏负十七度时位于二氧化矽板子上的一块冰块，同时量测反射回来的参数，结果发现了在冰块与二氧化矽板的介面之间存在着一层极薄(约仅有五个分子厚度)的水。而这层水的密度比室温水高17%。他们同时观察到在这层极薄的介面层中，水分子并没有办法在此一温度下快速的四处移动，如果高低密度（HDL、LDL）水的相态要产生转换（混合）则必须在有效的温度─摄氏负十七度之下，约至负四十五度左右。也就是说，水原来是有不同的型态，而且彼此并不容易相混。
Engemann S, Reichert H, Dosch在这个研究上的成果，使得“液态水存在两种相态”的理论研究跨出了重要的一步。此一看似极为普通的水的超细层现象与对高密度液相水和低密度液相水特性的理解，将可以引导我们進入水的内部进行更广泛的视野观察，進而让我们更深入的了解水在地球上所扮演的重要角色。这同时也让我们引发了一个另类的思考：海水与淡水是否为液态水不同的两种相态呢？当二者混合时，是否也存在者一层无法察觉的边界？这倒是一个挺有趣的想法！
参考资料
H, Bilgram J, Honkimaki V, and Snigirev A (2004) Interfacial Melting of Ice in Contact with SiO2. Phys Rev Lett, 92, 205701.
http://sciencenow.sciencemag.org/cgi/content/full/2004/528/2
