حالات الماء

الماء موجودة في ثلاث حالات رئيسية: الصلبة (الجليد) ، السائلة ، و الغازية (البخار). تعتمد حالة الماء على القوى الجزيئية التي تجذب جزيئات الماء معاً و الطاقة الحركية التي تسحبها بعيداً.

يتجمد الماء عندما تكون القوى بين الجزيئات أكبر من الطاقة الحركية. على عكس معظم المواد الأخرى ، فإن الماء أقل كثافة في حالته الصلبة مما هو عليه في حالته السائلة. و ذلك لأن كل جزيء ماء قادر على الترابط مع أربعة جزيئات ، و تشكيل منظمة رباعية السطوح متباعدة. هذه الخاصية من الماء تسمح للجليد أن يطفو. و بدون الجليد العائم ، تتجمد المسطحات المائية من الأسفل إلى الأعلى ، مما يؤدي إلى قتل الحياة المائية.

عندما يتم تطبيق الطاقة الحركية على الجليد في شكل حرارة ، يذوب الجليد ليصبح الماء السائل. في هذه الحالة ، تتفكك الروابط بين جزيئات الماء و تتشكل مرة أخرى. عندما يذوب الجليد ، تبقى درجة حرارة الماء عند نقطة الذوبان حتى يصبح كامل الحجم سائلاً. و عندئذ فقط سوف تزيد درجة حرارة الماء إلى ما بعد نقطة الذوبان.

عندما تتغلب الطاقة الحركية على القوى بين الجزيئات ، تتحول الماء السائلة (أو حتى الجليد) إلى غاز. و تسمى عملية توليد البخار من الماء السائلة التبخير. يمكن أن تحدث زيادات في الطاقة الحركية داخل العينة ، كما هو الحال مع الغليان ، أو يمكن أن يحدث على السطح عندما يتبخر الماء. و تسمى عملية توليد الغاز مباشرة من الحالة الصلبة ، دون أن تمر أولا بالمرحلة السائلة ، التسامي. و يعتمد هذا التحول على انخفاض الضغط الجوي ، مما يزيد تأثير الطاقة الحركية.

عندما تنخفض الطاقة الحركية ، يمكن أن ينتقل البخار إلى سائل ، في عملية تسمى التكثيف ، أو مباشرة إلى مادة صلبة ، و هي عملية تسمى الترسيب أو إزالة الذوبان. يتسبب التكثيف في هطول الأمطار ، و يتسبب الترسيب في الثلوج.

في البحث عن كواكب أخرى متوافقة حيويا ، فإن وجود الماء هو سمة حاسمة ، خاصة في شكل سائل ، لأن الحياة على الأرض بدأت في الماء. إنسيلادوس هو أحد أقمار كوكب زحل المغطى بالجليد ، يحتوي على أعمدة ماء أو سخانات على قطبه الجنوبي. و قد و لّد هذا في البداية الكثير من الجدل حول ما إذا كان إنسيلادوس يحتوي على ماء سائلة تحت الجليد ، حيث تم العثور على أعمدة تحمل البخار و الجليد على حد سواء. و مع ذلك ، فإن مدار القمر حول زحل و غيرها من القرائن تشير إلى و جود محيط سائل شاسع في إنسيلادوس ، مما يجعله مضيافاً للحياة.