證據表明，水在極低溫下分離成 2 種液體

水是萬物之源，然而從地球環境到人類肺部機能，地球許多與水有關的重要過程都只發生在水滴表面。數十年前，科學家預測水在過冷條件下會分離成 2 種液體，現在新證據表明，過冷水確實能從一種液體轉變成更稠密的液體，經歷「液─液相變」而不是變成固體或氣體。

1992 年，波士頓大學研究人員首次提出「過冷水」有隱藏的「液─液相變」狀態，只不過水在低溫條件傾向凍結成固態冰而不是另一種液體，因此要證明這種相變有一定挑戰性，科學界對液─液相變仍然知之甚少。

現在，伯明翰大學與羅馬第一大學的研究人員透過電腦模擬，成功在微觀層面區分 2 種液體特徵，顯示水可從一種液體變成另一種密度更大的液體。

團隊發現，高密度液體水分子會形成拓撲複體（topologically complex），如三葉結或 Hopf 鏈環，以類似椒鹽卷餅形狀糾纏，相較之下，低密度液體水分子大多形成簡單的環。

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此外，這種結是短暫現象，會隨著液體環境變化而交換糾纏，表明高壓低溫環境下的液態水性質，應與地球表面任何晃動的水完全不同。進一步了解水和其他液體在過冷條件下的拓撲行為，能幫助科學家釐清極端環境的材料狀態，如行星深處。

新論文發表於《自然物理學》期刊。