Wasserforschung

Wasser ist von allen Substanzen am meisten erforscht – und birgt dennoch die meisten Rätsel ...

Dass es Wasser in verschiedenen Aggregatzuständen gibt, nämlich flüssig, fest (als Eis) und gasförmig (als Wasserdampf), weiß wohl jedes Kind. Dass darüber hinaus aber alleine schon das "flüssige Wasser" über verschiedene Zustände verfügen kann, gilt als sensationelle Entdeckung, die der Wissenschaft bis erst kürzlich verborgen blieb.

Eine Brücke aus Wasser.

Mit seiner Publikation über die Entdeckung eines der faszinierendsten Wasser-Phänemene sorgte Dr. Elmar Fuchs für viel Aufsehen in der Welt der Physik: Die Rede ist von der sogenannten "schwebenden Wasserbrücke".

Bereits 1893 entdeckte Lord William George Armstrong dieses Phänomen durch Zufall: Zwischen zwei Gläsern mit destilliertem und unter Hochspannung gesetztem Wasser bildet sich eine etwas einen Zentimeter lange Brücke. Die Entdeckung geriet aber bald wieder in Vergessenheit, bis vor kurzem jedenfalls – nämlich als sich Forscher wie Dr. Elmar Fuchs dafür zu interessieren begannen.

Zwischen fest und flüssig

Durch die Untersuchung mittels Hochgeschwindigkeitskamera und Femtosekundenlaser stellte sich heraus, dass sich das Wasser dieser Brücke irgendwo zwischen festem und flüssigem Zustand befindet. 

"Wasser ist die meistuntersuchte Substanz der Welt und zugleich die am wenigsten verstandene", sagt Dr. Elmar Fuchs, der durch seine Forschung neues Licht in das Mysterium Wasser bringt und es schafft, den Wissenshorizont zu dem Thema nachhaltig zu erweitern. Nach seiner Promotion wechselte der technische Chemiker von der TU Graz nach Holland, wo er als wissenschaftlicher Leiter bei WETSUS, dem internationalen Kompetenz- und Forschungszentrum für nachhaltiges Wassermanagement, tätig ist. Mit modernster Untersuchungstechnik und perfekten, optischen Messinstrumenten ist er weiterhin dem Phänomen der Wasserbrücke auf der Spur.

Dynamische Zustände im Wasser

Flüssiges Wasser bildet eigentlich keine feste Struktur aus – die Bindungen im Wassernetzwerk ändern sich tatsächlich unglaublich schnell, nämlich innerhalb von Femtosekunden (10 hoch Minus 15 Sekunden). Die Forschung bei WETSUS hat gezeigt, dass diese Dynamik sich signifikant verändert, wenn ein stark elektrisches Feld erzeugt wird: In der schwebenden Brücke bildet Wasser neben den bekannten losen und festen Bindungen weitere Strukturen aus, die irgendwo zwischen diesen beiden Zuständen einzuordnen sind.

Diese Erkenntnisse sind ebenso für die Biologie von Interesse, da vergleichbare und noch stärkere elektrische Felder auch in lebenden Zellen auftreten. Tatsächlich hat eine weitere Studie von WETSUS in Zusammenarbeit mit der NASA bewiesen, dass Bakterien, die durch die Wasserbrücke transportiert werden, ein aktiveres Verhalten zeigen, als eine Kontrollgruppe bzw. jene, die nicht durch die Brücke gehen.

Was diese Entdeckungen genau für die Zukunft bedeuten, bleibt abzuwarten, aber es kann der Startschuss für ein neues (dynamisches) Wassermodell sein.

Johann Grander - seiner Zeit voraus

Dass Wasser die Fähigkeit hat, verschiedene Zustände anzunehmen, entspricht auch den Anschauungen von Johann Grander, der vor über 30 Jahren entdeckte, dass Wasser durch die Behandlung mit seinen Naturmagnet-Motoren in eine sehr hohe, innere Ordnung (= Struktur) überführt werden kann. Der Grundgedanke des von ihm entwickelten Verfahrens besteht darin, durch die Verbesserung des Wasserzustandes ein stabiles System zu schaffen, dass eine erhöhte Selbstreinigungskraft und damit auch eine höhere Qualität besitzt.

Ruf nach neuem Wassermodell wird laut

Aufgrund der vielen Anomalien des Wassers wird zunehmend der Ruf nach einem "neuen" Wassermodell laut – die sensationellen Entdeckungen von WETSUS unterstreichen dieses wissenschaftliche Verlangen. Ob ein solches neues, allgemein gültiges Wassermodell bald schon vor der Einführung steht, ist abzuwarten. Fest steht jedenfalls, dass laufend neue wertvolle Erkenntnisse zu Tage kommen werden, die allen bisherigen physikalischen Gesetzen trotzen, und, dass die Wasserforschung noch lange nicht ihren Zenit erreicht hat.