Allgegenwärtig – und doch rätselhaft: Bild der Wissenschaft berichtet in der Januar-Ausgabe über die Erforschung bisher unverstandener Aspekte des Wassers. Neben den bekannten Formen kann es auch eisig heiße und metallische Zustände annehmen. Ein weiterer Schwerpunkt der Titelgeschichte ist das faszinierend komplexe Verhalten von Tröpfchen.
Wasserflächen, Eismassen, Wolken…: Wasser prägt in seinen vielfältigen Erscheinungsformen das Antlitz unseres “blauen” Planeten. In flüssigem Zustand wurde es auch zum Lebenselixier – es bildet die Grundlage für die Existenz aller terrestrischen Organismen. Aufgrund seiner fundamentalen Bedeutung hat die Wissenschaft dem Wasser bereits all ihre chemischen und physikalischen Rätsel entlockt, 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 einer 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 merkwürdigen Verhalten spielen sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen. Diese eher lockeren Bindungen sind mitverantwortlich dafür, dass sich Wasser in einer Reihe von Eigenschaften von anderen Flüssigkeiten unterscheidet. Die besonders hohe Dynamik im Wasser erschwert zudem die Untersuchung der Prozesse zwischen den Partikeln selbst und deren Wechselwirkung mit Fremdstoffen. Doch dank ausgeklügelter Methoden können Forscher heute zunehmend den Geheimnissen des Wassers auf die Spur kommen und auch exotische Materieformen herstellen und testen.
“Heißes Eis” und bizarre Tropfen
In dem Artikel „Dinge zum Staunen“ erklärt Berndorff, was es mit Hinweisen darauf auf sich hat, 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 pechschwarz. Es bildet sich unter extremen Bedingungen, wie sie beispielsweise in den Tiefen gasförmiger Planeten herrschen. Inzwischen können Wissenschaftler es aber mit Lasern auf der Erde erzeugen und untersuchen. Neben besonderen Formen des Wassers geht der Artikel auch auf die Bedeutung des Wassers im Klimasystem der Erde und für die Medizin ein. Daher spielt es eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Alzheimer-Krankheit.
Im zweiten Teil der Titelgeschichte berichtet bdw-Autor Reinhard Breuer über ein weiteres interessantes Forschungsgebiet rund ums Wasser: die Untersuchung des komplexen Verhaltens von Tröpfchen. Es veranschaulicht die faszinierenden physikalischen Prozesse, die beim Entstehen, Verbinden und Aufbrechen flüssiger Strukturen ablaufen. Um sie genauer zu beschreiben und die Eigenschaften und Wirkungen von Tröpfchen besser zu verstehen, nutzen Wissenschaftler ausgefeilte Techniken und Supercomputer. Trotz der neuen Erkenntnisse ist klar, dass dieses Verhalten von Flüssigkeiten immer noch Geheimnisse birgt, so der Artikel „Tricky Drops“.
Die Titelgeschichte „Geheimes Wasser“ finden Sie in der Januar-Ausgabe von Bild der Wissenschaft, die ab dem 20. Dezember im Handel erhältlich ist.
