Una nueva forma del agua: líquida y sólida a la vez
Por: Kenneth Chang / The New York Times Jueves, Febrero 15, 2018-Hrs.
NASA

Los científicos han confirmado la existencia de una nueva forma de agua: sólida y líquida al mismo tiempo. Es el avance más reciente en el estudio del agua, una sustancia en apariencia simple que puede cambiar a muchas configuraciones distintas.

"Ese es un estado de la materia realmente extra√Īo", dijo Marius Millot, f√≠sico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, autor principal del art√≠culo publicado el 5 de febrero en la revista Nature Physics que describe los experimentos.

Esta nueva forma, llamada agua superi√≥nica, consiste en un enrejado r√≠gido de √°tomos de ox√≠geno a trav√©s del cual se mueven n√ļcleos de hidr√≥geno con carga positiva. No se sabe que exista de manera natural en ninguna parte de la Tierra, pero podr√≠a abundar en partes lejanas del sistema solar, incluyendo los mantos de Urano y Neptuno.

El agua es una molécula simple: dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno. Los tres átomos normalmente están en forma de v. En el hielo que se encuentra normalmente en la Tierra, las ves se conectan en una estructura espaciosa (por eso el agua, a diferencia de la mayoría del resto de las sustancias, se expande cuando se congela).

Si se someten a presión, los átomos de hidrógeno y de oxígeno se reorganizan en otras estructuras de cristal; los científicos ahora saben de la existencia de más de doce formas de hielo.

Los te√≥ricos sugirieron por primera vez hace treinta a√Īos que el agua superi√≥nica podr√≠a existir bajo presiones y temperaturas extremadamente altas. El calor derrite las uniones qu√≠micas entre los √°tomos de hidr√≥geno y ox√≠geno. La presi√≥n alta mantiene a los √°tomos de ox√≠geno, m√°s grandes y pesados, en una alineaci√≥n cristalina fija -un s√≥lido- mientras que los n√ļcleos de hidr√≥geno, o iones, fluyen a trav√©s de ella -un l√≠quido-.

En el nuevo experimento, los cient√≠ficos de Lawrence Livermore primero comprimieron agua entre dos fragmentos de diamante, a una presi√≥n de 25 toneladas por cent√≠metro cuadrado. Esa presi√≥n es aproximadamente 25.000 veces mayor que el aire que se comprime contra ti si est√°s en la superficie de la Tierra. As√≠ el agua se comprime a un tipo de hielo conocido como hielo VII, que es cerca de un 60 por ciento m√°s denso que el agua com√ļn, y s√≥lido a temperatura ambiente. Cada celda de diamante conten√≠a alrededor de¬†0,0002 mililitros.

Luego los investigadores llevaron el hielo comprimido a la Universidad de Rochester, donde se hizo estallar con un pulso de luz láser. Eso provocó ondas de impacto a través del hielo que duraron entre 10 y 20 nanosegundos y lo calentó a miles de grados, lo que ejerció una presión un millón de veces mayor a la de la atmósfera de la Tierra. Esas condiciones existen dentro de Urano y Neptuno, y sin duda dentro de numerosos gigantes de hielo alrededor de otras estrellas.

El hielo superiónico podría ayudar a explicar los campos magnéticos asimétricos y descentrados de Urano y Neptuno, los planetas siete y ocho del sistema solar, conocidos como gigantes de hielo y visitados de manera breve por la nave espacial Voyager 2 de la NASA en la década de los ochenta. En contraste con el campo magnético de la Tierra, que se genera en el centro del planeta, es posible que los campos de esos cuerpos de hielo se originen, en parte, dentro de un armazón de hielo superiónico dentro de sus mantos.

"Al tiempo que uno comienza a validar esos tipos de predicciones, surge la esperanza de poder comenzar a pensar en construir nuevos materiales", dijo Raymond Jeanloz, profesor de Ciencias Terrestres y Planetarias de la Universidad de California en Berkeley, y autor del artículo publicado en Nature Physics, "de manera que digas qué propiedades quieres y alguien pueda usar una computadora para descubrir qué tipo de material y elementos debes mezclar, así como la forma en la que deberían unirse para tener esas propiedades".