為了解釋水的異常行為，理論研究者提出了多種模型。其中“兩種液態(tài)模型(two-liquid model)”在理論模擬中越來越受支持。該模型提出在過冷區(qū)域的一個臨界點以下存在著高密度水和低密度水，該臨界點稱為水的第二臨界點。然而，理論計算中預測的低密度水和高密度水一直沒有得到實驗證實，這是因為高密水和低密度水存在于被稱為水的“無人區(qū)”(~150K<T<232K)的區(qū)域中。在此區(qū)域中，無序相(包括液態(tài)水和玻璃態(tài)非晶冰)都很快晶化，因此很難被實驗觀察到。

       由北京高壓科學研究中心的林傳龍和楊文革研究員負責的一項研究中，利用快速加(卸)載技術結合快速原位的時間分辨X射線衍射技術成功進入了水的無人區(qū)，在此區(qū)域發(fā)現(xiàn)了高密度非晶態(tài)水(PRL,121, 225703(2018))，此高密度非晶態(tài)在快速卸載條件下可以轉化為多年理論預言但實驗一直沒有被證實的低密度液態(tài)水(PNAS 115, 2010-1015(2018))。

       在靜態(tài)加載條件下，通常我們看到的冰(又稱為冰的第一相，ice I)會直接轉化成冰的第二相(ice II)。而在快速壓縮的過程中，冰的第一相先轉化成高密度玻璃態(tài)或液態(tài)水，在進一步壓縮時轉化成冰的其他晶體相。同樣，在快速卸載的過程中，高密度玻璃態(tài)或液態(tài)水的晶化行為會受到抑制，其因快速卸載而來不及晶化，會直接轉化為低密度水。

       “快速加(卸)載技術在我們合成高、低密度非晶態(tài)或液態(tài)水中起著至關重要的作用，而時間分辨快速探測技術是我們能夠觀察到這些中間相的眼睛”，林傳龍研究員說到。

       另一方面，對水的系列研究中表明，快速加(卸)載壓縮可以抑制材料晶體相的形成，從而形成非晶相。“就如金屬熔體因快速降溫而來不及晶化，從而形成玻璃態(tài)金屬。我們相信快速加(卸)載技術也會幫助我們在其他物質中發(fā)現(xiàn)更多有趣的中間相，包括非晶材料”，楊文革研究員提到。