Si piensa en temperaturas muy bajas, es muy probable que se esté imaginando hielo. El hielo es una cosa “fría” por excelencia para nosotros. Pero a presiones extremas, como en el núcleo de grandes planetas, puede suceder algo peculiar.
El hielo puede permanecer sólido pero tener una temperatura más caliente que la superficie del Sol. Este tipo de hielo de agua se llama “hielo superiónico” y se ha agregado a la lista de alrededor de 20 fases que el agua puede formar estructuralmente, incluidos hielo, líquido y vapor.
Ahora, los investigadores informan en Nature Physics el descubrimiento y caracterización de dos fases de hielo superiónico, habiendo encontrado una forma de recrear de manera confiable y estable el hielo durante más tiempo del que se había logrado anteriormente para poder estudiarlo.
Una fase superiónica se extiende entre 200.000 y 600,00 veces la presión atmosférica al nivel del mar y a una temperatura de varios cientos a más de 1.000 ° C. La otra fase se extiende a la mitad de la presión experimentada en el centro de la Tierra y con temperaturas de miles de grados.
“Fue una sorpresa: todo el mundo pensó que esta fase no aparecería hasta que estés a presiones mucho más altas que donde la encontramos por primera vez”, coautor Vitali Prakapenka, profesor de investigación de la Universidad de Chicago y científico de líneas de luz en Advanced Photon Source en el Laboratorio Nacional Argonne, dijo en un comunicado. “Pero pudimos mapear con mucha precisión las propiedades de este nuevo hielo, que constituye una nueva fase de la materia, gracias a varias herramientas poderosas”.
A temperaturas más altas y presiones increíbles, el hielo permanece sólido pero la estructura atómica cambia drásticamente. Sin embargo, una vez que se eliminan la presión y la temperatura, el hielo vuelve a su estado normal.
“Imagínese un cubo, una red con átomos de oxígeno en las esquinas conectados por hidrógeno”, dijo Prakapenka. “Cuando se transforma en esta nueva fase superiónica, la red se expande, permitiendo que los átomos de hidrógeno migren mientras los de oxígeno permanecen estables en sus posiciones. Es como una red de oxígeno sólido en un océano de átomos de hidrógeno flotantes”.
El hielo superiónico es menos denso que el hielo normal, que ya sabemos que es menos denso que el agua líquida. También cambia de color. Si bien el hielo de agua puede ser transparente a blanco turbio, dependiendo de cómo se congele, el hielo superiónico es más oscuro ya que interactúa con la luz de manera diferente.
“Es un nuevo estado de la materia, por lo que básicamente actúa como un nuevo material y puede ser diferente de lo que pensamos”, dijo Prakapenka.
Los científicos planetarios creen que podrían existir condiciones extremas similares en presión y temperaturas dentro de Neptuno y Urano, así como en otros planetas gigantes de hielo más allá del Sistema Solar. Comprender las propiedades del hielo superiónico podría ayudarnos a comprender las propiedades de estos planetas.
Con información de IFL Science
