No toda el agua helada es igual. Encerrado en el interior, la disposici\u00f3n de las mol\u00e9culas var\u00eda significativamente, seg\u00fan las condiciones de presi\u00f3n y temperatura en las que se forma.<\/p>\n\n\n\n
Sab\u00edamos de 18 de estas distintas fases del hielo, algunas de las cuales ocurren naturalmente, otras solo se ven en condiciones de laboratorio.<\/p>\n\n\n\n
Hace tres a\u00f1os, un equipo de investigadores modific\u00f3 una de las estructuras de hielo existentes, transform\u00e1ndola en una forma que llamaron hielo \u03b2-XV. Ahora los miembros de ese equipo han determinado su estructura cristalina exacta, respondiendo preguntas sobre c\u00f3mo se forma y d\u00e1ndole la designaci\u00f3n de hielo XIX.<\/p>\n\n\n\n
Este descubrimiento podr\u00eda ayudarnos a comprender mejor c\u00f3mo se forma y se comporta el hielo en condiciones extraterrestres muy diferentes a las que se encuentran en la Tierra.<\/p>\n\n\n\n
El hielo que ves en el congelador, o que cae del cielo en forma de copos de nieve o granizo, es el hielo natural m\u00e1s com\u00fan en la Tierra. Esto se llama hielo I y sus \u00e1tomos de ox\u00edgeno est\u00e1n dispuestos en una cuadr\u00edcula hexagonal. Sin embargo, la estructura est\u00e1 geom\u00e9tricamente frustrada, con los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno mucho m\u00e1s desordenados.<\/p>\n\n\n\n
Cuando el hielo I se enfr\u00eda de cierta manera, los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno pueden ordenarse peri\u00f3dicamente, adem\u00e1s de los \u00e1tomos de ox\u00edgeno. As\u00ed es como los cient\u00edficos en un laboratorio pueden crear diferentes fases de hielo que tienen redes de mol\u00e9culas cristalinas mucho m\u00e1s ordenadas que sus formas originales desordenadas.<\/p>\n\n\n\n
Un equipo de f\u00edsicos qu\u00edmicos de la Universidad de Innsbruck en Austria ha estado trabajando durante alg\u00fan tiempo con la fase VI. Esta es una de las formas de hielo que se pueden encontrar en la naturaleza, pero solo bajo presiones muy altas 10,000 veces superiores a la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica al nivel del mar (alrededor de 1 gigapascal), como las que se encuentran en el manto de la Tierra, o envueltas alrededor del n\u00facleo de Tit\u00e1n, la luna de Saturno.<\/p>\n\n\n\n
Como el hielo I, el hielo VI est\u00e1 relativamente desordenado. Su forma ordenada por hidr\u00f3geno, el hielo XV, se descubri\u00f3 hace solo una d\u00e9cada. Se crea enfriando el hielo por debajo de 130 Kelvin (-143 grados Celsius, -226 grados Fahrenheit) a presiones de alrededor de 1 gigapascal.<\/p>\n\n\n\n
Hace unos a\u00f1os, al cambiar este proceso, los investigadores crearon otra fase del hielo. Redujeron la velocidad del enfriamiento, lo llevaron por debajo de 103 Kelvin y aumentaron la presi\u00f3n a 2 gigapascales. Esto produjo una segunda disposici\u00f3n de mol\u00e9culas de hidr\u00f3geno que era distinta del hielo XV, que era lo que llamaron hielo \u03b2-XV.<\/p>\n\n\n\n
Validar que el hielo era una fase separada era un obst\u00e1culo separado, que requer\u00eda que el agua normal fuera reemplazada por agua ‘pesada’. El hidr\u00f3geno normal no tiene neutrones en el n\u00facleo. El agua pesada, por otro lado, se basa en deuterio, una forma de hidr\u00f3geno que tiene un neutr\u00f3n en el n\u00facleo.<\/p>\n\n\n\n
Para calcular el orden de los \u00e1tomos en una red cristalina, los cient\u00edficos necesitan dispersar los neutrones de los n\u00facleos para que los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno normales no lo corten.<\/p>\n\n\n\n
“Desafortunadamente, esto tambi\u00e9n cambia las escalas de tiempo para realizar pedidos en el proceso de fabricaci\u00f3n de hielo”, dijo el qu\u00edmico f\u00edsico Thomas Loerting de la Universidad de Innsbruck.<\/p>\n\n\n\n
“Pero el estudiante de doctorado Tobias Gasser tuvo entonces la idea crucial de agregar un peque\u00f1o porcentaje de agua normal al agua pesada, lo que aceler\u00f3 enormemente el pedido”.<\/p>\n\n\n\n
Esto permiti\u00f3 al equipo obtener los datos de neutrones que necesitaban para reconstruir la estructura cristalina. Como pensaban, era distinto del hielo XV, lo que le vali\u00f3 un lugar oficial como la decimonovena fase conocida, hielo XIX.<\/p>\n\n\n\n
Esto hace que el par de fases hermanas, la primera conocida que tiene la misma estructura de red de ox\u00edgeno, pero con diferentes disposiciones de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n
“Esto tambi\u00e9n significa que, por primera vez, ahora ser\u00e1 posible realizar la transici\u00f3n entre dos formas de hielo ordenadas en experimentos”, dijo Loerting.<\/p>\n\n\n\n