Com es comporta l'aigua a baixa temperatura?
L'aigua pot mantenir-se en estat líquid fins a temperatures properes als 100 ºC en certes condicions, en què s'ha observat que presenta dues configuracions amb diferents densitats. Encara, però, no s'ha pogut determinar si aquestes dues densitats es poden considerar com dues fases diferents de l'aigua, com ara el gel i el gas. En aquest context, la revista ha publicat un estudi teòric en el qual s'ha trobat una variable que pot ser mesurada experimentalment per determinar si realment es pot parlar de dues fases de l'aigua líquida a aquestes temperatures. Aquest fet podria servir per explicar el comportament de determinades proteïnes a baixes temperatures.
L'aigua pot mantenir-se en estat líquid fins a temperatures properes als 100 ºC en certes condicions, en què s'ha observat que presenta dues configuracions amb diferents densitats. Encara, però, no s'ha pogut determinar si aquestes dues densitats es poden considerar com dues fases diferents de l'aigua, com ara el gel i el gas. En aquest context, la revista ha publicat un estudi teòric en el qual s'ha trobat una variable que pot ser mesurada experimentalment per determinar si realment es pot parlar de dues fases de l'aigua líquida a aquestes temperatures. Aquest fet podria servir per explicar el comportament de determinades proteïnes a baixes temperatures.
El treball, dut a terme pels investigadors Giancarlo Franzese, del Departament de Física Fonamental de la Facultat de Física de la UB, i H. Eugene Stanley i Pradeep Kumar, del Center for Polymer Studies i del Departament de Física de la Universitat de Boston, estudia com varia la dinàmica de l'aigua líquida a molt baixa temperatura i a diferents pressions mitjançant simulacions numèriques i càlculs teòrics.
L'aigua és un fluid essencial per a la vida, tot i que el seu comportament sovint divergeix del que es podria considerar un fluid normal. De fet, actualment es coneixen més de seixanta anomalies de l'aigua. Una d'aquestes, per exemple, es relaciona amb l'augment de la densitat amb la temperatura, un comportament que permet que els peixos puguin sobreviure per sota de llacs gelats. Una altra anomalia és la capacitat d'absorbir calor, un fet essencial per regular la temperatura del cos. Destaca també com a fenomen peculiar el fet que l'aigua, sense impureses, pugui arribar a temperatures extremadament baixes en estat líquid i sense congelar-se. Així, en una planta pot mantenir-se en estat líquid fins als 47 ºC, i en el laboratori pot assolir fins als 92 ºC.
L'any 2000 van aparèixer els primers experiments que demostraven l'existència de dues configuracions de l'aigua líquida a aquestes temperatures. Tal com explica el professor Franzese, «el fet és que arriba un punt en què el líquid no és homogeni i hi ha regions de densitat més alta i altres de densitat més baixa --aquesta diferència estaria relacionada amb l'estructura molecular de l'aigua--. Per poder explicar aquest fenomen s'han proposat dues hipòtesis que aporten les mateixes prediccions teòriques i que, experimentalment, fins ara, no s'han pogut provar». Això es deu al fet que sovint no és possible reproduir totes les condicions experimentalment per saber què succeeix. Aquest és el cas de la zona on s'hauria de produir el canvi de fase. Si realment ho fos, s'observaria un canvi immediat, sinó, segons l'altra hipòtesi, el canvi es produiria de manera gradual. Independentment d'aquestes dues interpretacions, el comportament de les diferents variables de l'aigua és molt similar i, fins ara, no es podien discernir. En aquest sentit, destaca l'investigador Franzese, «la importància del nostre resultat és que estem proposant una variable que pot ser mesurada experimentalment i que té un comportament clarament diferenciat per a cadascuna de les dues hipòtesis».
D'altra banda, recentment, s'ha observat que algunes proteïnes experimenten un canvi en la dinàmica quan arriben a temperatures molt baixes. Aquest fet, explica Giancarlo Franzese, «fa pensar que hi podria haver alguna relació entre el comportament de l'aigua i el de les proteïnes a baixa temperatura» i, si sabem què li succeeix a l'aigua, podrem determinar com influeix en la dinàmica de les proteïnes.