Allgegenwärtig – und doch rätselhaft: In der Januar-Ausgabe von bild der wissenschaft wird über die Erforschung bisher unverstandener Aspekte des Wassers berichtet. Neben den bekannten Formen kann es auch eisheiße und metallähnliche Zustände annehmen. Ein weiterer Schwerpunkt der Titelgeschichte ist das faszinierend komplexe Verhalten von Tröpfchen.
Wassermassen, Eismassen, Wolken…: Wasser prägt in seinen unterschiedlichen Erscheinungsformen das Antlitz unseres “blauen” Planeten. In flüssigem Zustand wurde es auch zum Lebenselixier – es bildet die Grundlage für die Existenz aller terrestrischen Organismen. Wegen ihrer fundamentalen Bedeutung hat die Wissenschaft dem Wasser bereits all ihre chemischen und physikalischen Rätsel abgerungen, könnte man meinen. Überraschenderweise ist dies jedoch nicht der Fall: Die vermeintlich einfache Verbindung von zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom ist den Forschern immer noch ein Rätsel.
Im ersten Artikel der zweiteiligen Titelgeschichte erläutert bdw-Autor Jan Berndorff zunächst, was grundsätzlich über die Ursachen der besonderen Eigenschaften von H₂O im Vergleich zu anderen Stoffen bekannt ist. Eine zentrale Rolle bei dem seltsamen Verhalten spielen die sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen. Diese eher lockeren Bindungen sind mitverantwortlich dafür, dass sich Wasser in vielen Eigenschaften von anderen Flüssigkeiten unterscheidet. Die besonders hohe Dynamik im Wasser erschwert zudem die Untersuchung der Prozesse zwischen den Partikeln selbst und deren Wechselwirkungen mit Fremdstoffen. Doch dank ausgeklügelter Methoden können Forscher den Geheimnissen des Wassers immer mehr auf die Spur kommen und auch exotische Formen des Stoffes herstellen und untersuchen.
“Heißes Eis” und bizarre Tropfen
Im Artikel „Dinge zum Staunen“ erklärt Berndorff, was die Vermutungen sind, dass Wasser tatsächlich eine Mischung aus zwei Zuständen sein könnte. Er berichtet auch über die Erforschung bizarrer Erscheinungsformen im festen und flüssigen Zustand. Darunter sogenanntes „superionisches Eis“. Es ist Tausende von Grad heiß, elektrisch leitfähig wie Metall und schwarz. Es entsteht unter extremen Bedingungen, wie sie zum Beispiel in den Tiefen von Gasplaneten herrschen. Mittlerweile können Wissenschaftler es aber auch mit Lasern auf der Erde erzeugen und erforschen. Neben den besonderen Formen des Wassers geht der Artikel auch auf die Bedeutung des Wassers im Klimasystem der Erde und für die Medizin ein. Es spielt daher eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Alzheimer.
Im zweiten Teil der Titelgeschichte berichtet bdw-Autor Reinhard Breuer über ein weiteres interessantes Forschungsgebiet rund ums Wasser: die Erforschung des komplexen Verhaltens von Tröpfchen. Es veranschaulicht die faszinierenden physikalischen Prozesse, die beim Entstehen, Verschmelzen und Bersten flüssiger Strukturen ablaufen. Um sie genauer zu beschreiben und die Eigenschaften und Wirkungen von Tröpfchen besser zu verstehen, nutzen Wissenschaftler fortschrittliche Techniken und Supercomputer. Trotz neuer Erkenntnisse ist klar, dass dieses Verhalten von Flüssigkeiten immer noch Geheimnisse birgt, so der Artikel „Tricky Drops“.
Die Titelgeschichte „Die Geheimnisse des Wassers“ finden Sie in der Januar-Ausgabe von bild der wissenschaft, die ab dem 20. Dezember im Handel erhältlich ist.
