آیا نور میتواند بدون گرم کردن آب، باعث افزایش تبخیر آن شود؟ این پرسش در سالهای اخیر توجه دانشمندان را به خود جلب کرده است. برخی پژوهشها مدعی شده بودند که نور میتواند مستقیماً مولکولهای آب در سطح آن را تحت تأثیر قرار دهد و باعث افزایش تبخیر شود؛ پدیدهای که به آن «اثر فوتومولکولی» گفته میشود.
به گزارش انتخاب و به نقل از یاینس الرت؛ اگر چنین پدیدهای واقعاً وجود داشته باشد، میتواند در زمینههایی مانند پیشبینی آبوهوا و شیرینسازی آب کاربرد داشته باشد. اما یک مطالعه جدید که در مجله PNAS منتشر شده، این ادعا را زیر سؤال برده است.
پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک در آلمان، شرایط آزمایشهای قبلی را بازسازی کردند و مستقیماً میزان تبخیر آب را اندازه گرفتند. آنها سطح آب را در معرض نورهای آبی، سبز و قرمز قرار دادند و تغییر ارتفاع سطح آب را با دقت بررسی کردند.
نتیجه کاملاً روشن بود: نور مرئی، حتی با شدتی مشابه نور خورشید، باعث افزایش قابلاندازهگیری تبخیر آب نشد.
دانشمندان سپس بررسی کردند که نور در مقیاس مولکولی چه تغییری در سطح آب ایجاد میکند. آنها با استفاده از یک روش بسیار حساس، رفتار و پیوندهای مولکولهای آب در لایههای بسیار نازک سطح آب را بررسی کردند.
این آزمایش نیز هیچ تغییر قابلاندازهگیری نشان نداد. حتی در طول موج ۵۳۲ نانومتر، یعنی نور سبز که در برخی پژوهشهای قبلی بیشترین اثر را نشان داده بود، ساختار مولکولهای آب و پیوندهای هیدروژنی آنها تغییر نکرد.
اما پژوهشگران یک آزمایش بسیار شدیدتر هم انجام دادند. آنها آب را برای مدتهای بسیار کوتاه، در حد یک تا سه پیکوثانیه، در معرض پالسهای بسیار قدرتمند نور مرئی و فروسرخ نزدیک قرار دادند. شدت این نورها بیش از ۱۰ میلیارد برابر شرایط معمول آزمایش بود.
با وجود این شدت فوقالعاده، باز هم هیچ تغییر قابلاندازهگیری در پیوندهای مولکولهای آب در سطح آن مشاهده نشد.
پژوهشگران میگویند این نتایج نشان میدهد که در شرایط بررسیشده، نور مرئی بهطور مستقیم باعث افزایش تبخیر آب یا تغییر رفتار مولکولهای آن نمیشود.
پس چرا برخی مطالعات قبلی چنین اثری را گزارش کرده بودند؟
به گفته پژوهشگران، بخشی از تفاوتها ممکن است به شرایط آزمایش مربوط باشد. در پژوهشهای قبلی گاهی از موادی مانند هیدروژلها، ساختارهای متخلخل یا قطرات آب استفاده شده بود. در چنین محیطهایی، عواملی مانند جذب نور، تولید گرما، انتقال حرارت، تجمع بخار یا حتی فشار فیزیکی ناشی از نور میتوانند بر نتایج اثر بگذارند.
بنابراین، اگر در این شرایط تبخیر آب افزایش پیدا کند، لزوماً به معنای وجود یک پدیده جدید و مستقیم در خود مولکولهای آب نیست؛ ممکن است گرما یا ویژگیهای فیزیکی محیط عامل اصلی باشد.
این مطالعه در مجموع نشان میدهد که پیوندهای مولکولی آب در سطح آن، حتی در برابر شدتهای بسیار بالای نور، پایدارتر از چیزی هستند که برخی پژوهشهای قبلی مطرح کرده بودند.
پژوهشگران نتیجه گرفتهاند که افزایش قابلتوجه تبخیر در اثر نور، در مواد پیچیده و جاذب نور، احتمالاً بیشتر به گرم شدن ماده یا ویژگیهای هندسی آن مربوط است، نه وجود یک مسیر فیزیکی جدید که ذاتاً در آب مایع وجود داشته باشد.
نتایج این پژوهش در مجله PNAS منتشر شده است.
