Wiemy, że woda na Ziemi występuje w trzech stanach skupienia. Przy ciśnieniu panującym na powierzchni Ziemi wystarczy wodę schłodzić poniżej 0 stopni Celsjusza i przechodzi ze stanu ciekłego w stały. Analogicznie, kiedy temperatura wody osiągnie 100 stopni Celsjusza, woda zacznie parować i zamieniać się w parę wodną. Z procesem tym mamy do czynienia na co dzień i ciężko nam sobie wyobrazić, że może on wyglądać inaczej.
Tymczasem według najnowszego artykułu naukowego opublikowanego w periodyku PNAS przez naukowców z MIT, woda może zacząć parować nawet bez wpływu ciepła. Do zamiany wody w parę wodną wystarczy samo światło. Jak to możliwe?
Czytaj także: Woda zamieniona w metal. To nie magia, a czysta nauka!
Według zespołu naukowców kierowanego przez prof. Gan Chena, światło padające na powierzchnię wody może bezpośrednio uwalniać pojedyncze cząsteczki wody, powodując ich przejście do powietrza. Co ważne, efekt ten może zachodzić całkowicie niezależnie od ciepła. To zupełna zmiana naszego dotychczasowego podejścia do procesu parowania, która na dodatek może tłumaczyć wiele rzeczy, których wytłumaczenie do dzisiaj sprawiało nam poważny problem.
Za nietypowe zachowanie wody odpowiada tzw. efekt fotomolekularny. W serii eksperymentów naukowcom udało się wielokrotnie potwierdzić ten zupełnie nowy mechanizm. Pojawianie się cząsteczek wody w powietrzu nad powierzchnią ciekłej wody potwierdzono w pomiarach temperatury powietrza nad wodą podczas jej odparowywania pod wpływem światła widzialnego. Wbrew oczekiwaniom bowiem temperatura nie wzrastała, co wskazywałoby na wykorzystanie energii termicznej, a utrzymywała się na stałym poziomie. Mało tego, badacze byli w stanie ustalić zmienność wydajności procesu fotomolekularnego w zależności od kąta, barwy, a nawet polaryzacji światła padającego na powierzchnię wody. Gdyby za proces parowania odpowiedzialna była energia termiczna, czynniki te nie powinny wpływać na tempo parowania.
Można jednak zapytać o to, w jaki sposób światło odparowuje wodę. Okazuje się, że nie dochodzi tutaj do podgrzewania wody, a do wypychania przez fotony pojedynczych cząsteczek wody znajdujących się bezpośrednio na powierzchni wody ciekłej.
Warto jednak zwrócić tutaj uwagę na konsekwencje tego odkrycia.
Fizycy z MIT w swoim artykule wskazują, że odkrycie efektu fotomolekularnego może doprowadzić do istotnego przełomu w naukach o klimacie. Wszystko bowiem wskazuje na to, że ten nieznany dotąd mechanizm może wyjaśnić problemy, z którymi zmagają się naukowcy tworzący modele klimatyczne. Wśród tych problemów jest chociażby wyższe pochłanianie światła słonecznego przez chmury, niż wynika to z dotychczasowych modeli. Możliwe zatem, że po uwzględnieniu nowego odkrycia, lepiej zrozumiemy oddziaływanie światła na wodę zawartą w chmurach, mgłach i zbiornikach wodnych na powierzchni Ziemi. Jeżeli zważymy na fakt, że ponad 70 proc. powierzchni naszej planety stanowią morza i oceany, to wpływ tego efektu może być gigantyczny.
Czytaj także: Jak sprawić, by woda wrzała efektywniej? Naukowcy MIT mają na to sposób
Nie powinien zatem dziwić fakt, że już teraz do badaczy zwracają się firmy, które w swoich procesach produkcyjnych wykorzystują odparowywanie wody. Możliwe zatem, że efekt fotomolekularny już wkrótce będzie wykorzystywany nie tylko w procesach odsalania, ale także w przemysłowych procesach suszenia. Jakby nie patrzeć zastąpienie wykorzystywanej w nich energii cieplnej światłem może okazać się niezwykle opłacalne.
Wychodzi zatem na to, że tak prozaiczny proces jak parowanie wody wciąż może skrywać przed nami wiele tajemnic. To tylko potwierdza, że natura jest niesamowita, a my mimo gigantycznego postępu naukowo-technologicznego, wciąż znajdujemy się na początku jej poznawania.
