Disparar una gota de agua con uno de los l\u00e1seres m\u00e1s poderosos del mundo puede no ser una forma obvia de hacer un cubo de hielo. Pero es una forma, al menos si quieres el tipo de hielo que podr\u00edas encontrar en el interior de los gigantes planetarios. Los cient\u00edficos conocen las formas ex\u00f3ticas de hielo durante d\u00e9cadas, pero solo recientemente han logrado crear algunas de las variedades m\u00e1s extremas en el laboratorio.<\/p>\n\n\n\n
Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Chicago y el Instituto Carnegie de Washington en los EE. UU. recientemente sostuvo una gota de agua en una empu\u00f1adura de diamante, aumentando la presi\u00f3n y cocinando con un l\u00e1ser para aprender c\u00f3mo se congela en un estado “superi\u00f3nico”. En teor\u00eda, el hielo superi\u00f3nico es la disposici\u00f3n de las mol\u00e9culas de agua como una red de \u00e1tomos de ox\u00edgeno rodeados por una piscina de hidr\u00f3genos que simplemente no se quedan quietos. Es t\u00e9cnicamente hielo, pero como un l\u00edquido y un s\u00f3lido en uno.<\/p>\n\n\n\n
Tambi\u00e9n es el tipo de hielo que se forma no a bajas temperaturas, sino a presiones extremas. Piensa en el nivel de presi\u00f3n que se forma naturalmente en las profundidades, las profundidades subterr\u00e1neas o, mejor a\u00fan, cerca del n\u00facleo de planetas masivos como Neptuno. Si bien los modelos predicen algunas de las condiciones bajo las cuales deber\u00eda aparecer esta fase del agua, son un poco vagos cuando se trata de las temperaturas precisas. En el coraz\u00f3n del problema hay una pregunta sobre algo llamado punto triple: la combinaci\u00f3n de presi\u00f3n y temperatura a la que una sustancia est\u00e1 a punto de derretirse, congelarse y sublimarse. Para hacerlo a\u00fan m\u00e1s complicado, el tipo de estructura s\u00f3lida en la que se puede asentar el agua tambi\u00e9n puede variar. El hielo se presenta en muchas formas, dependiendo de la disposici\u00f3n y los movimientos de sus elementos constituyentes.<\/p>\n\n\n\n
Los experimentos podr\u00edan ayudar a precisar el camino de los cambios caracter\u00edsticos entre los estados l\u00edquido y superi\u00f3nico, pero hasta ahora obtener un conjunto confiable de resultados ha sido un verdadero desaf\u00edo, con observaciones bajo diferentes m\u00e9todos que discrepan por cientos de grados. Por lo general, una muestra de agua debe someterse a al menos 50 gigapascales de presi\u00f3n, medio mill\u00f3n de veces la fuerza que est\u00e1 experimentando en este momento bajo la atm\u00f3sfera de la Tierra, y luego calentarse con un l\u00e1ser de alta potencia para acercarse a ver algo significativo. Entonces, cuando un equipo de f\u00edsicos de la Fuente de Fotones Avanzados (APS) del Departamento de Energ\u00eda se dispuso a exprimir agua dentro de un tornillo de banco de diamante a 20 gigapascales relativamente suaves, no esperaban mucho.<\/p>\n\n\n\n
“Fue una sorpresa: todos pensaron que esta fase no aparecer\u00eda hasta que se est\u00e9 sometido a presiones mucho m\u00e1s altas que donde la encontramos por primera vez”, dice el geof\u00edsico Vitali Prakapenka de la Universidad de Chicago.<\/p>\n\n\n\n
“Pero pudimos mapear con mucha precisi\u00f3n las propiedades de este nuevo hielo, que constituye una nueva fase de la materia, gracias a varias herramientas poderosas”.<\/p>\n\n\n\n
Con su muestra de hielo superi\u00f3nico en su lugar, el equipo pudo usar el acelerador APS para generar un haz de rayos X, cuando se dispersan de la muestra de hielo, estos rayos X indican las posiciones de sus \u00e1tomos. Esto les permiti\u00f3 medir cu\u00e1ndo el agua se somet\u00eda a transiciones de fase espec\u00edficas a medida que cambiaban las condiciones, y describir los pasos necesarios para transformarse en hielo superi\u00f3nico. Pudieron aumentar la presi\u00f3n en su yunque de diamante y calentarlo a 6.500 grados Kelvin, lo que les permiti\u00f3 mapear la estabilidad de dos cambios de fase del hielo a altas temperaturas desde 20 hasta 150 gigapascales.<\/p>\n\n\n\n
Debido a la forma en que los hidr\u00f3genos se mueven dentro del hielo ex\u00f3tico, la luz visible tiene dificultades para atravesarlo, lo que hace que su apariencia sea negra. Ese zumbido de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno que fluye a trav\u00e9s de una red de ox\u00edgeno tambi\u00e9n podr\u00eda tener un impacto en el campo electromagn\u00e9tico circundante, y tal vez incluso jugar un papel en la formaci\u00f3n de la propia magnetosfera protectora de un planeta.<\/p>\n\n\n\n
Reci\u00e9n estamos comenzando a aprender c\u00f3mo los movimientos de los oc\u00e9anos de nuestro planeta y la qu\u00edmica de su manto tienen una influencia sutil sobre el magnetismo de nuestro mundo. Aprender c\u00f3mo los hielos ex\u00f3ticos tambi\u00e9n ejercen un empuj\u00f3n podr\u00eda ayudarnos a ajustar a\u00fan m\u00e1s nuestros modelos. Lo que esto podr\u00eda significar para los mundos extraterrestres, o incluso para nuestro propio planeta, requiere mucha m\u00e1s investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
“Es un nuevo estado de la materia, por lo que b\u00e1sicamente act\u00faa como un nuevo material y puede ser diferente de lo que pensamos”, dice Prakapenka.<\/p>\n\n\n\n