물은 두 가지 액체가 섞인 것 이었다.

 

물의 정체는 아직 밝혀지지 않았다! 수수께끼의 물체!

물은 두 가지 액체가 섞인 것 이었다.

수돗물이던 생수던 간에 물은 우리 생활에서 불가결한 것이다. 너무나도 당연한 것이어서 거의 대부분의 사람은 ‘물’에 대해서 의문을 품지 않는다. 거기에 더해 세계에서 몇 안되는 자연의 물을 안심하고 먹을 수 있는 나라였기에 더욱 그럴 것이다. 물론 현대에는 인간들의 욕심으로 인해 소중한 수자원이 심하게 오염되었지만 말이다.

놀랍게도 유럽이나 동남아 같은 여러 나라에 가보면 산속 계곡의 물이나 수돗물을 온전히 식수로 쓸 수 없다는 것에 놀라게 된다.

과연 만물의 근원이라는 신비한 액체인 물은 과학적으로 해명이 끝난 상태인 것일까?

*물의 상태 그대로 얼어붙는 ‘아몰퍼스 얼음’?

바에서 마시는 양주는 어느 가게를 가나 맛이 비슷한데 반해, 같은 술이라도 집에서 마시면 뭔가 맛에 차이가 나는 것을 알 수 있다. 그 이유는 바로 얼음에 있다고들 한다.

유명 바에서 마시는 위스키 온더락은 질 좋은 얼음으로 인해 그 풍미를 끌어올린다.

그리고 실제로 얼리는 방법에 차이로 분자 레벨에까지 차이가 나는 얼음이 만들어진다는 것이 연구되었다. 기본적으로 물은 0도 이하에서 얼기 시작하지만 이것을 극도로 천천히 얼게함으로 해서 0도이하인 상태에서 곧바로 얼지않고 액체의 특징을 지닌 상태로 얼어붙는 현상이 알려져있다.

이것은 아몰퍼스 얼음이라고 불려지며 분자레벨에서는 액체 상태의 물과 같은 상태이지만 겉으로는 얼음이다. 보통은 액체에서 고체상태로 변할 때, 액체의 유동적인 분자구조는 서서히 확연한 규칙성을 띈 분자구조를 만들게 된다.

냉장고의 냉동실에서 만들어진 얼음은 분자구조가 규칙성을 띄지만, 이 아몰퍼스 얼음은 물과 같이 불규칙적인 분자구조를 지닌 채로 존재한다. 하지만 물이 왜 이런 상태로 있는 것이 가능한 것인지 실제로는 잘 알지 못한다.

우리에게 친근한 ‘액체’인 물은 실은 액체로서는 예외적인 특징을 많이 가지고 있고 아직 그 수수께끼를 다 풀지 못하고 있다.

이를 테면 수은은 예외로 치더라도 물이 지닌 매우 강한 표면장력에 대해서도 확실한 해명이 이루어지지 못했다. 또한 얼음이 되었을 때 체적이 늘어나는 것도 액체로서는 예외적인 성질이다.

또한 섭씨 100도나 되는 높은 끓는 점도 분자 크기를 놓고 보자면 상당히 예외적이라 할 수 있다. 이와 같은 물만이 지니는 특징은 무려 70여 가지나 된다고 하니 놀라울 따름이다.

사람들이 수소수나 파동수와 같은 음료수에 호기심을 가지고 구매욕을 자극 받게 되는 것도 어쩌면 물에 대해서 아무런 정보가 없기 때문 일지도 모른다.

그리고 일반적인 얼음과 아몰퍼스 얼음이 있는 것처럼, 그냥 물에도 두 가지의 다른 상태가 있다는 것이 최근의 연구에서 지적되었다. 과연 그 두 가지 상태란 무엇을 말하는 것일까?

*물은 두 가지 상태로 존재한다!

스웨덴의 스톡홀름 대학교의 연구팀이 X선을 이용해 물 분자를 조사하는 실험을 행했다.

실험 결과 물에는 서로 다른 두 종류의 상태가 존재한다는 것을 알아내게 된다. 실험의 발단은 보통의 얼음과 아몰퍼스 얼음의 상태가 다르다면 일반적인 물에도 두 가지 이상의 상태가 되어도 이상하지 않지 않을까 라는 발상에서 시작되었다.

X선을 사용한 실험 결과, 일정 수치를 경계로 분자 밀도가 높은 물과 분자 밀도가 낮은 물로 변화한다는 것이다. 이 두 가지는 같은 물이라고는 하지만 서로 다른 액체라고 해도 될 만큼의 차이가 있었다. 그리고 변화하는 사이 국소적인 진동을 유발하는 몇 가지 단계가 있다고 한다.

이 실험으로 알 수 있는 것을 간단히 말하면, 물은 결코 복잡한 액체는 아니지만 ‘두 가지의 심플한 액체가 복잡하게 서로 엉켜있는 상태’라는 것이 연구팀의 설명이다.

즉, 물은 그 자체로 1가지의 액체가 아니라 두 가지 액체의 혼합물이라는 말이 된다.

실험에서는 두 가지 다른 타입의 X선기술을 사용해 물이 비결정질, 유리상태, 동결액체 상태에서 점성액체로 이행되는 순간의 분자간의 이동과 거리를 추적하고, 거기에 더해 밀도가 낮은 점성 액체가 되기까지의 과정도 추적했다.

그러한 분석결과, 물은 두 가지의 다른 상태가 존재한다고 결론지은 것이다.

이 실험 이전에 행해진 연구에서는, 물은 섭씨 40도에서 60도 사이에 질적 변화를 수반한다는 지적이 있었다. 이것은 ‘냉수’와 ‘온수’는 완전히 다른 액체라는 것을 시사한다.

생명의 근원이며 우리 몸의 대부분을 구성하는 물은 단순한 구성을 하고 있으면서도 너무나도 미스테리한 특징들을 많이 지니고 있다. 알 것도 같으면서도 과학계에서 조차 명확한 확답이 없는 특징들도 지닌다. 향후 과학계에서 물의 본질을 밝혀 생명 탄생의 신비가 풀릴 날을 기대해 본다.