ഒരു ഗ്ലാസ് വെള്ളത്തിലേക്ക് ചെറിയൊരു കല്ലിട്ടാൽ അത് നിമിഷനേരം കൊണ്ട് അടിത്തട്ടിലേക്ക് താഴുന്നത് നമ്മൾ കാണാറുണ്ട്. ഭാരമുള്ള ഏത് വസ്തുവും വെള്ളത്തിൽ താഴുമെന്നത് പ്രകൃതിനിയമം. എന്നാൽ കനത്ത ചൂടിൽ ഒരു ഗ്ലാസ് നാരങ്ങാവെള്ളത്തിലേക്ക് ഐസ് ക്യൂബുകൾ ഇടുമ്പോൾ അവ മാത്രം വെള്ളത്തിന് മുകളിൽ സുഖമായി പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നത് ശ്രദ്ധിച്ചിട്ടുണ്ടോ? വലിപ്പമേറിയ വൻ ഹിമാനികൾ (Icebergs) പോലും സമുദ്രത്തിലൂടെ ഒഴുകിനടക്കുന്നത് ഈ ഒരൊറ്റ പ്രതിഭാസം കൊണ്ടാണ്. എന്തുകൊണ്ടാണ് വെള്ളത്തിന്റെ തന്നെ മറ്റൊരു രൂപമായ മഞ്ഞ്, വെള്ളത്തിൽ താഴാതെ ഇങ്ങനെ മുകളിൽ നിൽക്കുന്നത്? ശാസ്ത്രലോകത്തെ ഈ അത്ഭുതത്തിന് പിന്നിൽ പ്രകൃതി ഒളിപ്പിച്ചുവെച്ച മനോഹരമായ ഒരു കെമിസ്ട്രിയുണ്ട്.
പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഭൂരിഭാഗം ദ്രാവകങ്ങളും തണുത്ത് കട്ടിയാകുമ്പോൾ അവയുടെ സാന്ദ്രത (density) കൂടുകയാണ് ചെയ്യാറ്. അതായത്, ദ്രാവകാവസ്ഥയേക്കാൾ കൂടുതൽ ഭാരം അവയ്ക്ക് ഖരാവസ്ഥയിൽ ഉണ്ടാകും. എന്നാൽ വെള്ളത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ ഈ നിയമം പാടെ തിരുത്തപ്പെടും. സാധാരണയായി വെള്ളം തണുത്ത് 4 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ എത്തുന്നതുവരെ അതിലെ തന്മാത്രകൾ പരസ്പരം കൂടുതൽ അടുക്കുകയും സാന്ദ്രത കൂടുകയും ചെയ്യും. എന്നാൽ താപനില 4 ഡിഗ്രിയിൽ നിന്ന് വീണ്ടും താഴേക്ക് പോയി അത് പൂജ്യം ഡിഗ്രിയിൽ മഞ്ഞായി മാറാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ ഒരു മാജിക് സംഭവിക്കുന്നു. വെള്ളത്തിലെ ഹൈഡ്രജൻ ബോണ്ടുകൾ (hydrogen bonds) തന്മാത്രകളെ ഒരു പ്രത്യേക വശങ്ങളുള്ള സ്ഫടിക ഘടനയിലേക്ക് (crystalline lattice structure) മാറ്റുന്നു.
ഈ ഘടനയുടെ പ്രത്യേകത എന്തെന്നാൽ, തന്മാത്രകൾക്കിടയിൽ ധാരാളം ഒഴിഞ്ഞ ഇടങ്ങൾ അഥവാ വായു അറകൾ രൂപപ്പെടുന്നു. ഇതോടെ ദ്രാവക രൂപത്തിലുള്ള വെള്ളത്തേക്കാൾ കൂടുതൽ സ്ഥലം മഞ്ഞുകട്ടയ്ക്ക് ആവശ്യമായി വരുന്നു. അതായത്, ഒരേ അളവിലുള്ള വെള്ളത്തേക്കാൾ ഒൻപത് ശതമാനത്തോളം കൂടുതൽ വ്യാപ്തം (volume) മഞ്ഞുകട്ടയ്ക്ക് ഉണ്ടാകും. സ്ഥലം കൂടുതൽ എടുക്കുമെങ്കിലും തന്മാത്രകൾ അകലുന്നതിനാൽ മഞ്ഞിന്റെ സാന്ദ്രത വെള്ളത്തേക്കാൾ കുറയുന്നു. ശാസ്ത്രീയമായി പറഞ്ഞാൽ, സാധാരണ വെള്ളത്തിന്റെ സാന്ദ്രത 1 g/cm³ ആണെങ്കിൽ, ഐസിന്റെ സാന്ദ്രത ഏകദേശം 0.917 g/cm³ മാത്രമാണ്. ഇങ്ങനെ സാന്ദ്രത കുറയുന്നതുകൊണ്ടാണ് ഐസ് വെള്ളത്തിൽ പൊങ്ങിക്കിടക്കുന്നത്.
പ്രകൃതിയുടെ ഈ വിചിത്രമായ സ്വഭാവത്തിന് പിന്നിൽ ഭൂമിയുടെ നിലനിൽപ്പ് തന്നെ ഒളിഞ്ഞിരിപ്പുണ്ട് എന്നതാണ് യഥാർത്ഥ വസ്തുകത. തണുപ്പുകാലത്ത് തടാകങ്ങളിലെയും നദികളിലെയും വെള്ളം മരവിക്കുമ്പോൾ അത് അടിത്തട്ടിലേക്ക് താഴ്ന്നുപോയാൽ, ജലാശയങ്ങൾ മുഴുവനായി ഐസ് ആയി മാറിപ്പോകുമായിരുന്നു. ഇത് ജലജീവികളുടെയും സസ്യങ്ങളുടെയും വംശനാശത്തിന് കാരണമാകും. എന്നാൽ ഐസിന് സാന്ദ്രത കുറവായതിനാൽ അത് വെള്ളത്തിന് മുകളിൽ ഒരു പുതപ്പുപോലെ കിടക്കുന്നു. ഈ മഞ്ഞുപാളി പുറമെയുള്ള കഠിനമായ തണുപ്പിൽ നിന്ന് താഴെയുള്ള വെള്ളത്തെ സംരക്ഷിക്കുകയും, ജലജീവികൾക്ക് ശ്വസിക്കാനും ജീവിക്കാനുമുള്ള സാഹചര്യം ഒരുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ഗ്ലാസ് വെള്ളത്തിലെ ഐസ് ക്യൂബ് മുതൽ ആർട്ടിക് സമുദ്രത്തിലെ വൻ ഹിമാനികൾ വരെ ഈ ഒരൊറ്റ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ കരുത്തിലാണ് വെള്ളത്തിന് മുകളിൽ തലയുയർത്തി നിൽക്കുന്നത്.
