Química

Descubren un extraño hielo “líquido”, que podría cambiar nuestra comprensión del agua

Se parece más al agua líquida que cualquier otro tipo de hielo conocido en la Tierra: sería similar a las formas de hielo más comunes que pueden hallarse en el espacio

Creación de hielo amorfo de densidad media, a partir de hielo común y bolas de acero en un frasco.

Creación de hielo amorfo de densidad media, a partir de hielo común y bolas de acero en un frasco. / Crédito: Christoph Salzmann.

Pablo Javier Piacente

Un grupo de científicos descubrió una nueva forma amorfa de hielo que, a diferencia de todos las variedades de hielo conocidas, tiene la misma densidad que el agua líquida y presenta un estado similar al agua, pero en forma sólida. El nuevo hielo fue bautizado como hielo amorfo de densidad media (MDA). El hallazgo podría modificar la manera en la que se entiende el agua y revelar algunos de los misterios que aún existen en torno a ella.

Investigadores del University College London (UCL) y de la Universidad de Cambridge, ambas en Reino Unido, han descubierto una extraña forma de hielo “líquido”: se ha denominado hielo amorfo de densidad media (MDA) y sería la variedad de hielo habitual en planetas y lunas del Sistema Solar exterior. De acuerdo a la comprensión del agua en la Tierra y a sus anomalías aún no resueltas, el hallazgo podría marcar un antes y un después en el estudio de este elemento, básico para la vida y el ambiente.

Moléculas desorganizadas

El hielo descubierto es amorfo: esto significa que sus moléculas están en una forma desorganizada, no en un orden perfecto como el que puede apreciarse en el hielo cristalino convencional. El hielo amorfo es muy extraño en la Tierra, pero al mismo tiempo es la variedad más común que puede hallarse en el espacio. Esto se debe a que el ambiente más frío del espacio no aporta suficiente energía térmica como para desarrollar cristales.

Según el nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Science, los científicos utilizaron un proceso llamado molienda de bolas, en el cual se pone en acción una máquina denominada molino de bolas, la cual permitió agitar vigorosamente hielo ordinario junto con bolas de acero en un frasco, previamente enfriado a 200 grados Celsius bajo cero. En ese contexto, en vez de obtener pequeños trozos de hielo ordinario, el proceso condujo a la formación de una nueva forma amorfa de hielo, que posee una densidad idéntica a la que puede apreciarse en el agua líquida.

De acuerdo a una nota de prensa, hasta el momento se conocen 20 formas cristalinas de hielo, pero solo se han descubierto previamente dos tipos principales de hielo amorfo: de alta y baja densidad. A pesar de la enorme brecha que existe entre ambas variedades, el nuevo estudio muestra que la densidad de MDA está precisamente en el medio de ambos polos o extremos: el hallazgo podría tener consecuencias de gran alcance para la comprensión del agua líquida y sus diversas anomalías.

Los misterios del agua

Aparentemente, el agua tiene muchas anomalías que han desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. Por ejemplo, es más densa a 4 grados Celsius y se vuelve menos densa a medida que se congela, explicando así por qué el hielo flota. Al mismo tiempo, cuanto más se exprime el agua líquida más fácil se vuelve a comprimir, en una serie de comportamientos absolutamente diferentes a los esperables según los principios válidos para la mayoría de las sustancias conocidas.

Descubierto inicialmente en la década de 1930, el hielo amorfo se origina en la Tierra únicamente en los fríos tramos superiores de la atmósfera. En el espacio, sería una modalidad común en los extremos cuerpos helados del Sistema Solar exterior, como por ejemplo en Ganimedes, la luna más grande de Júpiter y de todo el Sistema Solar.

Referencia

Medium-density amorphous ice. Alexander Rosu-Finsen et al. Science (2023). DOI:https://doi.org/10.1126/science.abq2105