Descubren un nueva forma del hielo

Escrito por el marzo 27, 2022

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Aunque pueda parecer lo contrario, el agua es un líquido raro. Tiene propiedades que no se dan en otros líquidos, como que su forma helada flota, lo que permite a los peces vivir bajo el hielo; o tiene al menos 19 formas diferentes de fases sólidas -que sepamos-, algunas de ellas tan extrañas que solo se han podido ver en un laboratorio, como el hielo superiónico, a la vez sólido y líquido. Ahora, investigadores de la Universidad de Nevada, Las Vegas (EE. UU.) afirman haber descubierto un nuevo tipo que, aunque no se da de forma natural en la superficie terrestre, puede ser clave para entender cómo se comporta el líquido elemento en otros planetas gigantes. Los resultados acaban de publicarse en la revista 'Physical Review B'.

La clave del 'exótico' comportamiento en la disposición de sus moléculas, que varía mucho según las condiciones que le rodean. Podemos ver cómo cae en forma de nieve o granizo sobre nuestras cabezas, por ejemplo. A ese estado, los científicos lo conocen como Hielo-I, y saben que sus átomos de oxígeno se disponen de forma hexagonal. Pero si a ese mismo hielo se somete a temperaturas aún más frías y se le aplican diferentes presiones, las moléculas toman otros órdenes, a veces inestables (razón por la que muchas solo pueden emularse en los laboratorios).

En el caso del Hielo-VII y el Hielo-X, los átomos se 'colocan' en estructuras cúbicas, si bien la diferencia entre ambas está en la diferencia de presión a la que son sometidos, lo que implica que en la primera las moléculas de hidrógeno estén 'desordenadas' y en el segundo se sitúen de forma simétrica.

El objetivo del equipo capitaneado por Zach Grande era saber qué ocurría entre un estado y otro. Es así como descubrieron un estado intermedio, bautizado como Hielo-VII (t), en la que la red cúbica del Hielo-VII se estira a lo largo de uno de sus vectores para que la estructura se extienda en una disposición rectangular, antes de colocarse en la disposición cúbica simétrica y completamente ordenada de Hielo-X. Esta disposición se conoce como tetragonal.

Un yunque de diamante para 'exprimir' una gota de agua
Los investigadores pusieron una gota de agua en un yunque de diamante, comprimiéndola aumentando la presión. A la vez, la congelaron, creando un 'amasijo' de cristales. Después, usaron láseres para calentar la muestra, lo que provocó que se derritiera antes de volver a congelarse en lo que los investigadores describieron como una «colección de cristales en forma de polvo».

Al aumentar gradualmente la presión en el yunque, acompañándolo con periódicas explosiones del láser, los investigadores crearon el Hielo-VII para después observar la transición hacia Hielo-X. Gracias a su nueva técnica de medición, también observaron la nueva fase intermedia, Ice-VII(t). El equipo también demostró que Hielo-X puede formarse a presiones mucho más bajas de lo que se pensaba antes: Hielo-VII se crea a partir de aproximadamente 3 gigapascales (es decir, 30.000 presiones atmosféricas) y, según las observaciones del equipo, la transición a Hielo-VII (t) se produce alrededor de los 5,1 gigapascales. Anteriores experimentos afirmaban que Hielo-X aparecía entre 40 y 120 gigapascales. Sin embargo, Grande y su equipo observaron que la transición entre Hielo-VII (t) a Hielo-X se producía alrededor de los 30,9 gigapascales.

«El trabajo de Zach ha demostrado que esta transformación a un estado iónico ocurre a presiones mucho más bajas de lo que se pensaba antes», afirma Ashkan Salamat, físico de la Universidad de Nevada. «Es la pieza que falta, y la medición más precisa jamás realizada en el agua en estas condiciones». Un conocimiento que podría tener implicaciones importantes para estudiar las condiciones interiores de otros mundos, ya que según los autores, «los planetas ricos en agua fuera del Sistema Solar podrían tener Hielo-VII t en abundancia, incluso aumentando la posibilidad de condiciones adecuadas para el surgimiento de la vida».


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