📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

الماء في أعماق الأرض مضغوط أكثر من ألف ضعف مقارنة بالسطح. وحتى هناك يستمر في التدفق، لكن بنيته الداخلية تتغير. قام الباحثون بقياس كيفية مقاومة الماء للتدفق والانضغاط عندما يزداد الضغط من الصفر إلى 1.6 جيجا باسكال — وكأن كل سنتيمتر مربع يحمل كتلة مقدارها 16 طنًا.

اتضح أن مقاومة التدفق تزداد أسرع من مقاومة الانضغاط، وتقل نسبتهما إلى النصف. وعلى عكس معظم السوائل، فإن الماء تحت الضغط يعيد ترتيب نفسه بشكل أسرع في البداية: تنجح الجزيئات في تغيير جيرانها خلال زمن يبلغ حوالي بيكو ثانية (جزء من مليون من مليون من الثانية) عند ضغط حوالي 0.5 جيجا باسكال. وبعد ذلك تتباطأ إعادة الترتيب مرة أخرى.

يُفسَّر هذا السلوك بأن الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء تنكسر وتتكون من جديد باستمرار. الزمن الذي يستغرقه الجزيء ليجد موضعًا جديدًا هو زمن إعادة الترتيب. وهو يكون في حده الأدنى عند ضغط 0.5 جيجا باسكال. وهذا يعني أنه عند هذا الانضغاط، يغير الماء بنيته المحلية بأسرع ما يمكن، منتقلًا من ترتيب جزيئي إلى آخر. وتؤدي هذه الخاصية إلى سلسلة كاملة من الخصائص غير العادية للماء — من التوصيل الحراري إلى قابلية الانضغاط.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.17793

Deep in the Earth's crust, pressure exceeds one thousand times the atmospheric pressure. Water still flows under these conditions, but experiences dramatic changes in structure and fluidity. Using combined dynamic and inelastic light scattering techniques, we simultaneously measure the shear and bulk viscosities of water as a function of pressure. The former increases faster than the latter, so that their ratio shows a two-fold decrease from 0 to 1.6 GPa; we confirm this trend with simulations. We analyze our results in terms of the structural relaxation time $$\tau$$. Contrary to other liquids, pressure initially accelerates relaxation in water. Our measurements reveal that $$\tau$$ reaches a minimum close to 1 ps around 0.5 GPa. We interpret $$\tau$$ as a the equilibration time of hydrogen bonds, and propose that the minimum in $$\tau$$ arises from a structural anomaly which allows fastest interconversion between local structures in water, and generates a cascade of thermodynamic and dynamic anomalies.