Omdat het zulk gewoon spul is zou je het bijna vergeten, maar water is een van de meest bizarre stoffen die we kennen. Koel het af, en de dichtheid van water wordt groter, en dan opeens weer kleiner, als je onder de 4 graden Celsius komt. Iets kouder, en water openbaart alweer de volgende rare eigenschap: het is namelijk een van de weinige vloeistoffen die bij bevriezing uitzet. Nog vreemder wordt het als je water afkoelt tot onder het nulpunt terwijl je het vloeibaar houdt. Dat ‘superkoelen’ lukt als je een vloeistof extreem zuiver houdt: de vloeistof mag absoluut niet in aanraking komen met stofdeeltjes of iets dergelijks, anders kristalliseert hij onmiddellijk. Het record ‘superkoelen’ van vloeibaar water staat inmiddels op min 38 graden Celsius. Met supergekoeld water zou wel eens iets heel geks aan de hand kunnen zijn, opperde de Amerikaanse natuurkundige Gene Stanley in 1992. Onder nul zijn er misschien twéé waters: een zware met een hoge dichtheid, en een lichtere soort, met een lage dichtheid. Normaal gesproken zien we alleen de lichte variant. Om de zware soort te krijgen, zou je supergekoeld water onder enorme druk moeten zetten. Plotsklaps zouden de moleculen dan dichter op elkaar kruipen, en zou het water zijn wonderlijke, nieuwe toestand aannemen. En dat is nog niet alles. Nóg kouder, nóg meer druk, en in theorie bereik je dan een kritisch punt waarbij vloeibaar water allerlei volstrekt onlogische eigenschappen krijgt. Bij het kritische punt heeft water zowel een lage als een hoge dichtheid. En wordt zijn hittecapaciteit oneindig groot: er is dan bijna oneindig veel warmte nodig om de temperatuur van het water een klein beetje te verhogen. Of zo’n experiment ooit lukt, valt te bezien, maar onderzoekers van het Max Planck Instituut in Stuttgart denken het eerste stapje richting wonderwater wél te hebben gezet. Ze zijn erin geslaagd een minuscuul beetje water te bereiden met een ongewoon hoge dichtheid: 17 procent hoger dan de dichtheid van gewoon water op kamertemperatuur. In de Europese röntgenfaciliteit ESRF in Grenoble drukten Harald Reichert en collega’s een blokje ijs tegen een laagje silica (SiO2). Daarna beschoten ze het grensoppervlak met röntgenlicht en bestudeerden ze hoe de straling afketste. Hun conclusie: tussen het ijs en het silica zit een extreem dun laagje vloeibaar water met een ongewoon grote dichtheid. Dat gaat richting het wonderlijke, nog niet waargenomen hoge-dichtheidswater, constateren de onderzoekers. Toegegeven: het ijsblokje was niet kouder dan –17 graden Celsius, veel te warm voor ‘echt’ hoge-dichtheidswater. Maar daar staat tegenover dat het laagje water slechts vijf moleculen dik was. Dat is zó dun, dat moleculen zich er nauwelijks in kunnen bewegen. En minder beweging betekent in de natuurkunde: kouder. Misschien was het raadselachtige waterlaagje daarom wel tientallen graden kouder dan min 17 graden, opperen de Reichert en collega’s tegenover de nieuwsdienst van het blad Science. Dus: hoge-dichtheidswater? Waterexpert Huib Bakker van het FOM-instituut voor de Atoom- en Molecuulfysica (Amolf) in Amsterdam waagt dat toch te betwijfelen. “Het is een erg leuk en interessant experiment. En ik geloof ook best dat deze groep een iets andere fase van water heeft gezien. Maar dat het nu meteen een hoge-dichtheidsvloeistof is, daar heb ik mijn bedenkingen bij. Het is niet helemaal duidelijk wát het precies is.” Bakker wijst erop dat het bestaan van de twee waters nog altijd puur hypothetisch is. “Je moet dit experiment eigenlijk herhalen met andere oppervlakken dan silica, en met zwaar water in plaats van gewoon water.” Daaruit zou geleidelijk duidelijk moeten worden wát de Duitsers nu precies hebben waargenomen, denkt Bakker. In het vakblad Physical Review Letters formuleert Reichert zelf het behoedzaam. Het waterlaagje met de hoge dichtheid “suggereert een structureel verband met de veronderstelde hoge-dichtheidsfase van [vloeibaar] water,” schrijft hij. Bakker schiet in de lach. “Dat is natuurlijk at anders dan dat je die hoge-dichtheidsfase ook echt waarneemt. Dit is een redenering in de trant van: een ezel heeft twee oren, Reichert heeft ook twee oren, en dus…” Maarten Keulemans S. Engemann, H. Reichert, H. Dosch, A. Snigirev: Interfacial melting of ice in contact with SiO2. In: Physical Review Letters, Vol. 92, 205701 (2004).