Selama lebih dari satu abad, para ilmuwan telah memperdebatkan perilaku unik air, terutama sifatnya yang tidak biasa pada suhu rendah. Kini, sebuah tim di Universitas Stockholm telah memberikan bukti eksperimental pertama mengenai titik kritis yang telah lama dihipotesiskan dalam air superdingin – suatu keadaan di mana cairan berfluktuasi antara dua susunan molekul berbeda sebelum membeku. Penemuan ini, yang dipublikasikan di Science pada tanggal 26 Maret, dapat membentuk kembali pemahaman kita tentang peran air dalam segala hal mulai dari iklim hingga biologi.
Pencarian Keadaan Air yang Tersembunyi
Air tidak seperti kebanyakan zat. Pada suhu rendah dan tekanan tinggi, ia dapat berada dalam dua fase cair yang berbeda, masing-masing molekul terikat secara berbeda. Saat suhu naik dan tekanan turun, fase-fase ini menjadi kabur dan menciptakan keadaan superkritis yang tidak stabil. Ketidakstabilan ini bermanifestasi sebagai fluktuasi yang liar – air tampak “ragu-ragu” di antara bentuk cairnya.
Para peneliti menggunakan laser sinar-X ultracepat untuk menyelidiki air yang sangat dingin sebelum mengkristal, dan akhirnya mengamati transisi ini. Kuncinya: membayangkan cairan tersebut sebelum membeku, sesuatu yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Titik kritis diidentifikasi pada suhu sekitar -63°C (-81°F) dan 1.000 atmosfer.
Mengapa Ini Penting
Perilaku air yang aneh telah membingungkan para fisikawan selama beberapa dekade. Penemuan ini tidak hanya mengkonfirmasi prediksi teoretis; ini menjelaskan mengapa air berperilaku sangat berbeda dari cairan lainnya. Titik kritisnya adalah wilayah yang sangat tidak stabil sehingga menyebabkan fluktuasi hingga mencapai kondisi normal.
“Air berfluktuasi antara dua wujud cair dan campuran keduanya seolah-olah air tidak dapat mengambil keputusan. Fluktuasi inilah yang membuat air memiliki sifat yang tidak biasa.”
— Profesor Anders Nilsson, Universitas Stockholm.
Studi ini juga menemukan bahwa sistem melambat ketika mendekati titik kritis, hampir terjebak dalam keadaan tidak stabil – sebuah fenomena yang digambarkan oleh seorang peneliti sebagai “seperti lubang hitam.”
Implikasinya terhadap Kehidupan dan Iklim
Fakta bahwa air adalah satu-satunya cairan superkritis pada kondisi di mana kehidupan ada masih menjadi perhatian para peneliti. Apakah ini kebetulan, atau justru mengisyaratkan sesuatu yang lebih dalam? Temuan ini mempunyai implikasi untuk memahami sistem biologis, proses geologi, dan dinamika iklim.
“Tahap selanjutnya adalah menemukan implikasi temuan ini terhadap pentingnya air dalam proses fisik, kimia, biologi, geologi, dan iklim. Sebuah tantangan besar dalam beberapa tahun ke depan,” kata Profesor Nilsson. Penelitian ini memberikan landasan untuk penyelidikan lebih lanjut tentang bagaimana sifat unik air membentuk dunia di sekitar kita.
Terobosan tim ini dimungkinkan oleh pengembangan teknologi laser sinar-X, yang memungkinkan mereka mengamati air dalam kondisi ekstrem tanpa membuatnya membeku. Hal ini menegaskan bahwa titik kritis tersebut nyata dan memberikan kerangka baru untuk memahami fisika air.
