要说水到底能有多冷,可能很多人第一反应就是0℃,毕竟咱们平时看见水结冰也就是这个温度。其实在大自然里,北美林蛙就挺让人佩服的。每到了冬天,它们在森林里冬眠,根本不需要什么保暖的东西。要是天气特别冷,北美林蛙的体温能降到-16℃,连身体里三分之二的水分都结冰了。这时候它们不呼吸也没心跳,看着跟个冰雕似的。 可神奇的是,北美林蛙身上的这些冰主要长在体腔、皮下和淋巴这些不太致命的地方。它们的大脑和内脏里还留着充足的液态“过冷水”,就靠着这点水保护着细胞膜不被冰晶弄坏。 北美林蛙之所以能做到这点,全靠身体里的一套“抗冻溶液”。每当它们准备过冬时,身体会把蛋白质和脂肪变成大量的葡萄糖和尿素。这些物质和水混在一起,能让水分子无法有序排列形成晶体,只能继续做无规则运动。这样一来,“过冷水”的冰点就被降到了零下十几摄氏度。 人类也是这么干的。在工业生产中,往水里加食盐、尿素或者氯化钙这些“防冻剂”,也能让水不容易结冰。 那么问题来了,如果啥都不加,纯水能不能做成“过冷水”?2021年11月科学家就给了肯定答案。他们在实验室里把直径只有2纳米的小水滴(里面只装了275个水分子)放进柔软的辛烷里包裹起来,成功让水温降到了-44℃。 这事儿能成主要是因为用了很小的水滴和柔软的表面。坚硬的表面容易让冰晶长大,而软材料和小水滴能抑制这种现象。 虽然我们没法直接测这么小的温度,但科学家通过红外光谱和电导率算了出来:液滴越小越难结冰。比如那个只有2纳米的小水滴,冰点就被压到了-44℃。 这是否意味着地球上那些微小的液滴比我们想象中还要冷?目前还没定论。不过这项研究确实能给人造设备防冰带来启发。比如飞机或者发电系统里如果不想结冰,工程师就可以用点软材料来抑制冰晶聚集。 总之方法有很多种能让水温降得很低,一旦咱们掌握了这些技术,肯定能用到生产和生活中造福人类。