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Hallan una nueva forma de hielo con propiedades de agua sólida y líquida simultáneas

si piensas en Hielo, la mayoría imaginamos algo parecido a cubitos de hielo en ricos refrescos o nieve de las montañas. Sin embargo, por mucho que nos pueda parecer algo tremendamente ordinario, el agua es un líquido extraño que, en su estado sólido -y dependiendo de las condiciones de temperatura y presión que lo rodeen- puede al menos (y hasta donde sabemos) ascender. también 20 maneras diferentes, algunos de ellos tan extraños que solo se han visto en un laboratorio, como B. hielo superiónico, tanto sólido como líquido. Es decir, el hielo de la Tierra no es el mismo que el de las lunas de Júpiter Ganímedes Y Europa, o la famosa luna Encelado de Saturno. Por ello, los científicos se esfuerzan por desentrañar el misterio del agua, mucho más presente en el sistema solar de lo que a priori podría parecer, pero en formas “exóticas”.

Ahora, investigadores de Cambridge y University College London UCL han encontrado una nueva forma de hielo que se parece más al agua líquida que a cualquier otra, lo que podría ser la clave para comprender el elemento líquido. Pero sigue siendo sólido. Las conclusiones de su estudio acaban de publicarse en la revistaCiencia‘.

una forma amorfa

El hielo cristalino que todos conocemos está formado por moléculas dispuestas en un patrón hexagonal regular, como el que se ve en los copos de nieve al microscopio o a simple vista en la disposición de hielo que se ve después en las ventanillas de nuestros coches tras permanecer una noche con bajas temperaturas. ; sin embargo, hay otro helado «desordenado»llamado Hielo amorfo, en el que sus moléculas no siguen ningún orden en particular, lo que también ocurre con el agua en estado líquido. Ocurre cuando las moléculas de agua se enfrían tan rápido que no tienen tiempo de organizarse en una red ordenada.

Es un proceso similar al de hacer helado: la mezcla debe congelarse rápidamente para evitar la formación de cristales; sin embargo, en el caso del agua pura, los cristales se forman mucho más rápido. También ocurre cuando el agua está sujeta a altas presiones, como las que se encuentran en los planetas o satélites que están sujetos a una gran gravedad. Por eso, se cree que es el tipo de hielo más común en el universo (aunque en la Tierra necesitamos laboratorios de física para replicarlo).

Entonces, para hacerlo, el equipo utilizó un molino de bolas, un dispositivo comúnmente utilizado para mezclar minerales, pintura, fuegos artificiales o cerámica (materiales amorfos), que consiste en un recipiente que contiene bolas de metal a las que se agrega el material que se está moliendo. y que finalmente aplasta con el movimiento. Algo así como una hormigonera con bolas dentro.

Además de las bolas, los investigadores colocaron hielo cristalino «normal» en el recipiente de acero, que se fue triturando gradualmente en pequeñas partículas por efecto del movimiento. Al mismo tiempo, esta mini hormigonera de laboratorio se enfrió. Luego, el equipo creó una simulación por computadora para comprender el proceso a nivel molecular. El equipo descubrió que esto creaba una nueva forma amorfa de hielo que, a diferencia de cualquier otro tipo de hielo conocido, tenía una densidad similar a la del agua líquida y estaba en un estado similar al del agua en forma sólida.

un tipo intermedio

Hasta ahora, la teoría decía que había dos tipos principales de hielo amorfo: uno de baja densidad, que se forma por una acumulación lenta de moléculas de vapor de agua sobre una superficie enfriada por debajo de -150 °C (120 grados Kelvin); y otro de Alta densidad, que se puede formar comprimiendo hielo cristalino a temperaturas aún más frías, alrededor de -400 °C. Estudios previos encontraron que el hielo amorfo puede variar entre los dos tipos o contener ambos, pero este trabajo indica que han logrado crear hielo amorfo de densidad intermedia, que es la piedra angular para comprender el agua líquida y sus extrañas propiedades, como en su forma helada flota y permite que los peces vivan debajo del hielo.

“Hasta ahora, se pensaba que no existía hielo dentro de esta brecha de densidad. Nuestro estudio muestra que nuestro hielo sí lo hace, y esto puede tener consecuencias de gran alcance para nuestra comprensión del agua líquida y sus muchas anomalías».

¿Dónde podemos encontrar este helado?

Los investigadores sugieren lugares donde este tipo de hielo amorfo de densidad media podría formarse fuera de su laboratorio. Según los autores, el hielo ordinario de las heladas lunas gigantes como Júpiter podría convertirse en este nuevo tipo debido a las fuerzas de marea ejercidas por la gravedad de estos planetas.

Además, los investigadores han descubierto que cuando este tipo de hielo se recristaliza en hielo ordinario, libera una cantidad extraordinaria de calor que podría desempeñar un papel en el desencadenamiento de movimientos tectónicos y demuestra que el agua puede ser un material geofísico de gran altitud.

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