Suusataja sõidab vee peal, kaose ja korra piiril

5. Mar 2010

Kui suveolümpia saab suuresti teoks tänu sellele, et maa on jalge all ja vesi on vedel, siis taliolümpia ei teostuks, kui tahkel veel ei oleks harukordseid omadusi, mida teistel tahketel ainetel ei kohta. Sest imeasi küll – kuidas on üldse võimalik suusatada või uisutada?

Kas vase, raua või räni peal, soola- või suhkrumäelt või saaksite paaril plastmasstükil mäest alla lasta kiirusega sada kilomeetrit tunnis ja enamgi? Me ei saa teha liivapalle või suhkrupalle. Kuidas siis saame teha lumepalle?

Vesi ei ole mitte ainult väga tähtis, vaid väga kummaline vedelik. Lihtsa koostisvalemi taga peituvad omadused, tänu millele on saanud tekkida elu. Ja tänu millele ei tea teadlased siiani täpselt vee hingeelu. Seda kasutavad ära igat sorti teadmamehed, kes ei väsi pajatamast elus veest ja surnud veest, vee mälust ja võimalusest vett pelgalt sõnade ning helidega mõjutada.

Vesi on nii oluline, et näiteks eesti keeles on see ainus aine, mille kohta on olemas kolm eri sõna – vesi, jää, aur vedela, tahke ja gaasilise oleku kohta. Igaüks neist olekutest on vormilt lihtne, ent sisult tabamatu.

Teaduslik lumesõda

Lumepallid ajasid teaduslikku lumesõtta kuulsad 19. sajandi füüsikud Michael Faraday ja James Thomsoni. Esimene arvas, et lumepalle saab teha, kuna külmumispunkti lähedal on jääkristallid kaetud imeõhukese veekihiga. Teine aga pakkus välja, et vaid jääkristallide üksteise vastu surumisel tekib nende pinnale sulakiht. Nüüd on teada, et Thomsonil oli õigus.

Suusataja tegevus on paradoksaalne: ta teeb tööd selleks, et oleks kergem libiseda. Ta vajab liikumist takistavat hõõrdumist, et sedasama hõõrdumist oluliselt vähendada. Just suusapindade hõõrdumisel vastu lumehelbekeste kristalle tekib soojus, mis sulatab kristallide pinnale imeõhukese veekihi. Ja sellel libisevad suusad juba lõbusalt. Jääl ja lumel liuglejad on nõnda siis veepinnal kõndijad, tõsi küll, madalamal temperatuuril ja õhemal kihil, kui kirjeldas seda Uus Testament. Suuskade alla tekkiva veekihi paksus on vaid mõnikümmend miljondikku millimeetrist ehk mõnikümmend nanomeetrit. Nõnda on suusataja moodsas keeles öeldult ka omamoodi nanotehnoloog.

Jää on kõige ebaharilikum tahke keha, milles pole molekulid nii tihedalt pakitud, kui teistel. Sestap ongi vee tahke olek ainsa ainena kergem vedelast ja järved ei hakka jäätuma mitte põhjast vaid pinnalt. Kõige tihedam on neljakraadine vesi, mis põhja vajub. Selle omaduseta poleks elu Maal igiammustel jääaegadel püsima jäänud. Nüüdseks on leitud tervelt kaheksa erinevat jää kristallilist vormi. Harilikust jääst erinevalt näiteks ei sula mõni neist üles enne kui temperatuuril, millel juures vesi toas keema hakkab. Kuid need jää vormid tekivad hiiglaslike rõhkude rakendades. Vett saab alla jahutada, nõnda et see ei jäätu. Enamgi veel, teatud tingimustel käitub jää nagu klaas, võttes amorfse vormi.

Vee väidetavalt imepäraseid omadusi on uuritud ja kasutatud ka Eestis. 1970. aastatel tegeles sellega Johannes Hint, lastes vee läbi oma desintegraatorveski ning kinnitades, et selle aktiivsus taimedele tunduvalt suurenes. Kiviõlis valmistati mõne aja eest põldude parendamiseks Viru rammu, mis koosnes poolkoksist ja turbast ning mida pritsiti üle USAst toodud aktiivse vee pudelitest.

1960. aastate alul lõi maailmas laineid nn polüvesi, mis Moskva teadlaste kinnitusel tekkis peenikestes kapillaarides ja oli palju raskem harilikust veest. Kuid 1970. aastal leidsid Bell´i Telefonilaboratooriumi uurijad, et polüvesi oli saastatud kaaliumi, kloori ja sulfaatidega.

Nii on ka tee keetmise või õlle valmistamise puhul – oluline on eelkõige see, mida kasutatav vesi sisaldab, sest vesi on hea lahusti. Sellest on aru saanud ka nn rohelise keemia tööstus ja üha enam on saada vee põhjal valmistatud värve ja teisi kemikaale, mis kuivades mürkaineid õhku ei erita. Seda toetab ka näiteks ELi REACH programm, mis piirab kõigi kemikaalide ohunormid.

Kümmekonna aasta eest väitsid Anders Nilsson Stanfordi ülikoolist Californias ja Lars Petersson Stockholmi ülikoolist, et nad on katseliselt avastanud vee kahetise struktuuri. Nimelt esinevat vees kõrvuti korrapärane, püramiidjas, tetraheedriline struktuur, mille määravad ära vee molekulide vahelised vesiniksidemed, ja korrastamata struktuur. Selle uudise vesisuse üle vaieldakse tänini.

Kõik aga on kindlad, et vee struktuur on segu korrapärast ja kaootilisusest. Kuid kas vesi mäletab, et mingi aja eest kihutas suuskadel üle selle Kristiina või Andrus? Vaevalt küll. Iga vee vesinikside katkeb ja taastub keskmiselt miljard korda sekundis. Kui vesi mäletaks, mis ta sees kõikjuhtunud on, siis peaks maailmameri olema kõige bioaktiivsem puljong, kuna selles on jäljed elu nelja miljardi aastasest ajaloost.

Kommenteeri

Telli Teadus.ee uudiskiri