Nước nở ra theo hệ số 112, hoặc khoảng 9 phần trăm, khi nó đóng băng. Nước, không giống như hầu hết các chất lỏng khác, hình thành các liên kết hydro mạnh hơn khi nhiệt độ giảm. Điều này dẫn đến một cấu trúc mạng tinh thể với các khoảng trống giữa các phân tử. Khi các phân tử tự sắp xếp theo cách này, chất này sẽ nở ra và trở nên ít đặc hơn.
Các phân tử nước thường trượt qua nhau một cách lỏng lẻo và dễ dàng, nhưng khi nhiệt độ giảm xuống dưới mức đóng băng, hai nguyên tử hydro sẽ sắp xếp theo hàng xóm của chúng. Sự liên kết này cuối cùng trở thành một cấu trúc tinh thể cứng nhắc, để lại các khe hở giữa các phân tử. Những khu vực mở này là nơi mà thể tích tổng thể của chất đã tăng lên hoặc nở ra khoảng 9 phần trăm, đó là lý do tại sao băng nổi trên mặt nước và không chìm.
Nếu nước không nở ra khi đóng băng, Trái đất sẽ là một nơi khác. Nếu nước bị co lại khi đóng băng, nó sẽ đặc hơn nước xung quanh và chìm xuống. Điều này sẽ khiến băng ngập nước và khuất ánh sáng mặt trời, đồng thời đóng băng cá và động vật sống ở hoặc gần đáy. Băng chìm cũng sẽ từ từ làm nguội hành tinh, dẫn đến một môi trường lạnh giá và khắc nghiệt đối với sự sống như ngày nay, đặc biệt là đối với sự sống của con người.
