Το νερό επεκτείνεται όταν παγώνει, έτσι οι επιστήμονες αναρωτήθηκαν τι θα συνέβαινε εάν το νερό είχε παγώσει από έξω. Απάντηση: Εκραγεί.
Οι ερευνητές κινηματογραφούσαν το πείραμα των σταγονιδίων νερού, προσφέροντας μια αργή κίνηση του εξεγερμένου πάγου. Όταν ένα σταγόνα νερού παγώσει από έξω, αναπτύσσεται ένας άκαμπτος πάγος, σύμφωνα με τους ερευνητές. Καθώς το εσωτερικό του σταγονιδίου αρχίζει να παγώνει, η ανάπτυξή του περιορίζεται από το σκληρό εξωτερικό, οδηγώντας στην έκρηξη.
Οι σφαιρικές σταγόνες δημιουργήθηκαν σε θάλαμο κενού έτσι οι ερευνητές μπορούσαν να "υπερψύξουν" το σταγονίδιο, φέρνοντας το νερό κάτω από τους 32 βαθμούς Φαρενάιτ (0 βαθμούς Κελσίου) χωρίς να το καταψύξουν. Στη συνέχεια, οι ερευνητές άγγιξαν το σταγονίδιο με ιωδιούχο άργυρο, το οποίο ενεργεί ως «σπόρος» για να σχηματίσουν κρυστάλλους πάγου. Σε αυτή την περίπτωση, το υπερψυγμένο νερό άρχισε να κρυσταλλώνει, παγώνοντας το εξωτερικό του σταγονιδίου. Ένα κέλυφος πάγου σχηματίστηκε γύρω από το σταγονίδιο, πάχυνση από το εξωτερικό και δημιουργία πίεσης μέσα στα σταγονίδια καθώς το εσωτερικό προσπάθησε να παγώσει. Στο βίντεο, το σταγονίδιο μπορεί στη συνέχεια να φαίνεται ραγίζοντας ελαφρά και απελευθερώνοντας μερικές νιφάδες πάγου, πριν τελικά εκραγεί.
"Οι ρωγμές και οι κοιλότητες θεραπεύονται αργά με υγρό νερό που ωθείται από το εσωτερικό", εξηγούν οι ερευνητές στο βίντεο. "Μόλις θεραπευτούν όλες οι ρωγμές, η πίεση μπορεί να αυξηθεί ξανά."
Με βάση τις εκρήξεις διαφορετικών σταγονιδίων, ο ερευνητής ανέπτυξε ένα μαθηματικό μοντέλο για να προβλέψει πώς τα σταγονίδια θα αντιδρούσαν στο να παγώσουν από έξω. Βρήκαν ότι υπάρχει ένα ελάχιστο μέγεθος σταγονιδίων - κάτω από μια διάμετρο περίπου 50 μικρών - στην οποία το σταγονίδιο δεν θα εκραγεί.
Αυτό είναι το ίδιο φαινόμενο που συμβαίνει στα σύννεφα, λένε οι ερευνητές. Η κατακρήμνιση λαμβάνει χώρα όταν σταγονίδια νερού εκρήγνυνται στις κρύες κορυφές των νεφών, μετατρέποντας τα σταγονίδια ρευστού σε πάγο.
Λεπτομέρειες για τη δυναμική των σταγονιδίων ύδατος όταν καταψύχθηκαν δημοσιεύτηκαν στο διαδίκτυο στις 24 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Physical Review Letters.
