Bakgrunn: Naturens mirakelvann

Kroppen vår består av opptil 60 prosent vann, blodet er 82 prosent vann og lungene er nesten 90 prosent vann. I løpet av et år må vi drikke fem ganger vår egen vekt for å erstatte fordampningen og holde oss i live.

- Vann er nærmest en forutsetning for liv. Det finnes ingen annen væske som kunne gjort samme nytten, sier Dag Olav Hessen, professor i limnologi ved Universitetet i Oslo.

Havvann i kroppen

Vi er så avhengige av vann at da levende vesener først forlot havet og kom seg på land, tok de med seg vannet i kroppen. Den kjemiske sammensetningen av kroppsvæsken i dagens organismer, deriblant mennesker, er svært lik havvann. Og de ni første månedene i vår utvikling tilbringer vi som foster i vannmiljø.

- Livet er byd opp rundt vann. Men vann er også ekstremt viktig for klimaregulering, sier Hessen.

- Vann danner utgangspunkt for skyer, som er den suverent viktigste klimaregulerende faktor.

Stabilt molekyl

Grunnen til at vann er så allsidig skyldes flere spesielle egenskaper som skiller vann fra andre stoffer i naturen. Mye av hemmeligheten ligger i det enkle vannmolekylet.

Vann består av oksygen og hydrogen, fordelt i ett oksygenatom og to hydrogenatomer. Oppbygningen av molekylet gjør det svært stabilt, med sterk binding til andre vannmolekyler. Det har en positiv elektrisk ladning på hydrogensiden av molekylet og en negativ ladning på oksygensiden. Siden positiv og negativ ladning tiltrekker hverandre, blir vannmolekylene tett knyttet sammen.

Sterk overflate

I vannmassen blir molekylene trukket mot hverandre i alle retninger, men i overflaten kan tiltrekningen bare gå sidelengs eller innover. Dette gjør overflatehinnen så sterk at det bare er kvikksølv som kan skilte med en høyere overflatespenning.

Insekter kan gå oppå vannhinna på en dam uten problemer - mens et mageplask i svømmebassenget ikke er like smertefritt.

Klebrig kapillærkraft

Samtidig med at vannet klumper seg sammen, kleber det også til andre ting. Dypp en papirserviett i et vannglass, og vannet stiger høyt opp i servietten. I plantenes tynne årer trekkes vannet på tross av tyngdekraften opp fra bakken, gjennom røtter og stengel ut i bladene.

Uten vannets kapillærkraft kunne ikke planter og trær ta opp næring fra jorda. Vannmolekylenes hydrogenbindinger drar med seg nabomolekyler på vei opp gjennom planten, og sørger for en jevn vanntilførsel. Vårt blodsystem bruker samme egenskap for å hjelpe på sirkulasjonen.

Løsningsmiddel

Mye av poenget med vannet er hva det frakter med seg. Vann er et universal-løsningsmiddel som kan løse opp en rekke stoffer, flere enn noen annen væske. Når vannet flyter på overflaten, gjennom bakken eller gjennom organismer, kan det frakte med seg viktige mineraler og næringsstoffer. De elektriske ladningene i molekylet gjør at vannet lett løser opp salter.

Vannet er så effektivt som løsningsmiddel at det nesten ikke forekommer i naturen i absolutt ren utgave.

Vann i tre utgaver

Vekslingen mellom is, vann og vanndamp er avgjørende for klimaforholdene. Der de fleste grunnstoffer eller kjemiske forbindelser nøyer seg med å være en gass, væske eller fast form i naturen, er vann alene om å finnes i tre utgaver samtidig. Vann som kondenserer og fordamper i atmosfæren påvirker værsystemet, mens hav og innsjøer fungerer som en termostat gjennom å oppta og avgi varme - et annet felt der vann har unike egenskaper.

Svette og tungindustri

Vann har en svært høyt varmekapasitet - det kan ta opp mye varme uten at temperaturen (molekylbevegelsen) øker like mye som for andre stoffer. Hvis man setter en tom kjele på en varm kokeplate, øker temperaturen raskt, og kjelen begynner å gløde. Men fylles vann på kjelen, tar det mye lenger tid før temperaturen øker noe særlig.

Varmekapasiteten gjør at kjølevann kan brukes i alt fra svette til bilradiatorer til tungindustri. Vannet jevner også ut temperaturskiftninger i lufta, slik at vi får gradvise sesongoverganger i stedet for raske skiftninger.

Vann med antifrys

For å hindre innsjøer i å bunnfryse, viser vannet en annen unik egenskap. Når vann fryser, blir det ikke mindre og mer kompakt som andre stoffer - tvertimot øker volumet og tettheten minker. Siden is har lavere tetthet enn vann, flyter det ovenpå og hindrer at innsjøer fryser fra bunnen. Og som en dobbeltsikring har vann sin største tetthet ved + 4 grader celsius - så bunnvannet vil alltid ligge over frysepunktet.

Hvis det ikke hadde vært for disse særegenhetene, ville hele sjøer ha frosset til. Planter og dyr i vannet kunne ikke overleve vinteren. Sommervarmen ville ikke kunne smelte frosne innsjøer. Det ville ha blitt mindre fordampning, og dermed mindre vanndamp i atmosfæren, mindre nedbør og kaldere klima over hele kloden.

På vei mot Mars-klima?

Om mennesker bruker opp vannreservene i samme tempo som idag, kan vi få kritisk vannmangel om noen år. Og da kan en slik klimamodell bli skremmende aktuell.

- Problemet man har erfart mange steder, er at hvis den lokale hydrologiske syklusen forsvinner, får man ikke tilbake den klimaregulerende prosessen, sier Dag Olav Hessen.

- Man får en forørkning i stedet.

I verste fall kan vannmangel på jorda stanse skydannelsen, og vi får et svært tørt og svært kaldt klima. Mens mange har spådd at klimagassutslipp kunne gjøre vår klode til en ny Venus, kan vi i stedet risikere å ende opp som Mars.