Zinātnieki no Bristoles universitātes Lielbritānijā un Tokijas universitātes Japānā ir izskaidrojuši ūdens anomālās īpašības, kādas tam piemīt, kad tas atdziest un sasalst. Lai to izdarītu, pētnieki, izmantojot datormodelēšanu, veica izmaiņas H2O molekulas struktūrā, piešķirot tai jaunas iespējas. Par to ziņo Science Alert.
Parasti šķidrumi kļūst blīvāki, kad to temperatūra pazeminās, bet ūdens sasniedz maksimālo blīvumu četros grādos pēc Celsija. Zem šī punkta blīvums atkal samazinās, kā rezultātā ledus peld uz ūdenstilpju virsmas. Turklāt ūdenim ir augsts virsmas spraigums, kas ļauj iegūt dzīvsudraba šķidro formu, ar augstu viršanas temperatūru un ir labs šķīdinātājs.
Šādas fizikālās iezīmes izskaidro ar ūdeņraža saišu klātbūtni, kas veidojas starp ūdens molekulām. Pēdējie savienojas viens ar otru un veido tetraedru (trīsstūrveida piramīdu).
Zinātnieki ir izmantojuši superdatoru, lai izveidotu dažādus ūdens molekulārās struktūras modeļus. Lai to izdarītu, viņi mainīja parametru λ, ko sauc par Stillinger-Weber potenciālu, ko izmanto, lai aprakstītu vielu fiziskās īpašības ar tetraedrisku molekulu izvietojumu. Pētnieki izsekoja, kā potenciālu izmaiņas ietekmē vielas blīvumu un ķīmisko saišu skaitu starp atomiem (divu stāvokļu modelis). Tas ļāva aprēķināt, pie kādām λ vērtībām izpaužas ūdens anomālās īpašības.
Izrādījās, ka, palielinoties Stillinger-Weber potenciālam, ar blīvumu saistītās ūdens anomālās īpašības kļūst vājākas. Tā rezultātā maksimālais blīvums pāriet uz šķidruma-ledus fāzes pāreju, un ūdens cietā forma zaudē peldspēju. Samazinoties λ, vājinās arī divu stāvokļu modeļa paredzētās īpašības.