Αν και ο πάγος μοιάζει κάτι εξαιρετικά απλό, όταν εμβαθύνουμε στη φυσική του τα πράγματα αρχίζουν να γίνονται λίγο πιο ενδιαφέροντα. Σύμφωνα με την Αμερικανική Χημική Εταιρεία, εκτιμάται ότι υπάρχουν από 20 μέχρι και… 74.963 διαφορετικές μορφές πάγου (οι επιστήμονες ανακάλυψαν φέτος την 21η μορφή και της έδωσαν το όχι και τόσο ευφάνταστο όνομα Πάγος XXI).
Και μαζί με αυτήν την πολυπλοκότητα έρχεται και η σύγχυση, ακόμη και για τις βασικές συμπεριφορές του απλού πάγου από νερό που ψύχεται. Για παράδειγμα, αποδεικνύεται ότι μπορεί να είχαμε εντελώς λάθος αντίληψη για το τι κάνει τον πάγο ολισθηρό, αναφέρει το Popular Mechanics.
Τι πιστεύαμε μέχρι τώρα
Η συνήθης εξήγηση είναι περίπου η εξής: η πίεση που ασκείται στην επιφάνεια του πάγου τον κάνει να λιώνει, δημιουργώντας μια λεπτή υδάτινη μεμβράνη που την κάνει ολισθηρή. Μια άλλη εκδοχή αποδίδει την ευθύνη στην τριβή και όχι στην πίεση, υποστηρίζοντας ότι η κίνηση ενός αντικειμένου πάνω στον πάγο αυξάνει τη θερμοκρασία και δημιουργεί αυτή τη λεπτή στρώση νερού. Ωστόσο, όπως σημείωσαν επιστήμονες σε άρθρο στο The Conversation το 2024, τα παραπάνω δεν εξηγούν γιατί ο πάγος παραμένει ολισθηρός πολύ κάτω από το σημείο πήξης. Άλλωστε, ο πάγος που σχηματίζεται στους -20 βαθμούς Κελσίου θα χρειαζόταν 500 φορές την πίεση ενός τυπικού παγοπέδιλου για να λιώσει (αν η πίεση ήταν το μόνο που προκαλούσε το φαινόμενο).
Ευτυχώς, επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Ζάαρλαντ στη Γερμανία φαίνεται πως βρήκαν επιτέλους τη λύση. «Μέχρι τώρα, θεωρούσαμε ότι το σκι σε θερμοκρασίες κάτω από -40 βαθμούς Κελσίου είναι αδύνατο, επειδή είναι υπερβολικά κρύο για να σχηματιστεί μια λεπτή λιπαντική υγρή μεμβράνη κάτω από τα σκι», δήλωσε ο Martin Müser, ένας από τους ερευνητές. «Αυτό επίσης, όπως αποδεικνύεται, είναι λανθασμένο».
Τι ισχύει τελικά
Όπως έγραψε στη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters, η ομάδα ανακάλυψε μέσω προηγμένων υπολογιστικών προσομοιώσεων ότι τα μοριακά δίπολα – και όχι η θερμοκρασία, η τριβή ή η πίεση – ευθύνονται στην πραγματικότητα για την ολισθηρότητα του πάγου.
Τα δίπολα δημιουργούνται όταν τμήματα ενός μορίου φέρουν μερικά θετικά και αρνητικά φορτία. Όταν ένα υγρό στερεοποιείται, τα μόρια οργανώνονται σε ένα πλέγμα (δηλαδή τον πάγο).
Όταν κάποιος πατάει πάνω στον πάγο, το νέο υλικό που έρχεται σε επαφή με τον πάγο διαταράσσει τον προσανατολισμό των διπόλων στο ανώτερο στρώμα των μορίων του. Και αυτή η διαταραχή τελικά προκαλεί τη μετατροπή του πάγου σε υγρό.
Και αυτή η μοριακή συμπεριφορά παραμένει ακόμη και όταν η θερμοκρασία πέφτει κοντά στο απόλυτο μηδέν – αν και, σε αυτές τις θερμοκρασίες, η μεμβράνη που σχηματίζεται δεν είναι ακριβώς νερό. Όπως σημειώνουν οι επιστήμονες, η ουσία θα είναι πιο παχύρρευστη από το μέλι, κάτι που δεν είναι ακριβώς φιλικό προς το σκι.
