Allgegenwärtig – und doch rätselhaft: In der Januar-Ausgabe von bild der wissenschaft berichtet er über die Erforschung bisher unverständlicher Aspekte des Wassers. Neben den bekannten Formen kann es auch eiskalte und metallische Zustände annehmen. Ein weiterer Schwerpunkt der Titelgeschichte ist das faszinierend komplexe Verhalten von Tröpfchen.
Gewässer, Eismassen, Wolken…: Wasser in seinen unterschiedlichen Erscheinungsformen prägt das Gesicht unseres “blauen” Planeten. In flüssigem Zustand wurde es auch zum Lebenselixier – es bildet die Existenzgrundlage aller Lebewesen auf der Erde. Aufgrund seiner fundamentalen Bedeutung hat die Wissenschaft all ihre chemischen und physikalischen Geheimnisse bereits aus dem Wasser erklärt, 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 Gründe für die besonderen Eigenschaften von H₂O im Vergleich zu anderen Stoffen bekannt ist. Eine zentrale Rolle bei dem merkwürdigen Verhalten spielen sogenannte Wasserstoffbrückenbindungen. Diese eher losen Bindungen sind mitverantwortlich für die vielen Eigenschaften von Wasser, die sich von anderen Flüssigkeiten unterscheiden. Die besonders hohe Dynamik von Wasser erschwert die Untersuchung der Prozesse zwischen Partikeln und deren Wechselwirkung mit Fremdstoffen. Doch dank ausgeklügelter Methoden lüften Forscher heute zunehmend die Geheimnisse des Wassers, und auch exotische Formen des Stoffes lassen sich herstellen und untersuchen.
“Heißes Eis” und bizarre Tropfen
Im Artikel „Staunenswertes“ erklärt Berndorff, was es mit Hinweisen darauf auf sich hat, dass Wasser tatsächlich eine Mischung zweier Zustände sein könnte. Es berichtet auch über die Erforschung bizarrer Manifestationen in festen und flüssigen Zuständen. Darunter sogenanntes „superionisches Eis“. Tausende Grad heiß, elektrisch leitfähig wie Metall und pechschwarz. Es entsteht unter extremen Bedingungen, zum Beispiel in den Tiefen von Gasplaneten. Inzwischen können Wissenschaftler sie aber mit Lasern auf der Erde herstellen und erforschen. Neben besonderen Formen des Wassers geht der Artikel auch auf die Bedeutung des Wassers im Klimasystem der Erde und in der 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 zeigt die faszinierenden physikalischen Prozesse, die bei der Bildung, Koaleszenz und Explosion 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 „Geheimnisse des Wassers“ finden Sie in der Januar-Ausgabe von bild der wissenschaft, die ab dem 20. Dezember im Handel erhältlich ist.
