Crean un nuevo tipo de hielo que no existe en la Tierra: fluido como el agua líquida a 200 ºC bajo cero

Investigadores del University College de Londres (UCL) y de la Universidad de Cambridge han descubierto un nuevo tipo de hielo que tiene la misma consistencia que el agua líquida mientras que su estado es similar al agua solidificada por congelación. Este nuevo material ha sido bautizado como 'hielo amorfo de media densidad' (MDA por sus siglas en inglés) dado que las moléculas que lo forman se encuentran desorganizadas en lugar de ordenarse estructuradamente como en el caso del hielo cristalino y convencional.

El hielo amorfo es la forma más común en el espacio exterior, al tratarse de un ambiente que no proporciona la suficiente energía térmica como para cristalizar. Para replicarlo en la Tierra, los investigadores usaron un molino de bolas, centrifugando hielo convencional con bolas de acero a una temperatura de -200 ºC. Esto permitió, según el artículo que publican en la revista Science, obtener el nuevo material en lugar de restos de hielo triturado.

Los investigadores plantean que el MDA, bajo la forma de "un fino polvo blanco", existiría en las lunas heladas de los grandes planetas gaseosos del Sistema Solar como Júpiter y Saturno. La cercanía de estos gigantes provocaría fuerzas de marea tan intensas como reproducir el efecto del molino de bolas de forma natural. Además, pudieron comprobar que, al aumentar la temperatura y recristalizarse, el MDA liberaba una potente cantidad de energía térmica. Esto podía explican los movimientos tectónicos o "hielomotos" que se han observado en forma de grandes fracturas en la superficie de lunas heladas como Ganímedes. 

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"El agua es la base de la vida. Nuestra existencia depende de ella, lanzamos misiones espaciales para encontrarla, pero apenas la entendemos desde un punto de vista científico", explica el profesor Christoph Salzmann del UCL. "Conocemos hasta 20 tipos de hielo cristalino diferentes, pero solo dos de tipo amorfo: el de alta densidad y el de baja densidad. Hay una enorme diferencia entre los dos, y se asumía hasta ahora que no había término medio. Nuestra investigación sitúa al MDA precisamente entre ambos, y nos permitirá entender mejor el agua líquida y sus muchas anomalías".

Este nuevo tipo de hielo podría ser el auténtico estado cristalizado del agua líquida, plantean como hipótesis los autores: una réplica precisa del agua líquida en forma sólida. Su colega y coautora, la profesora Andrea Sella, lo describe como una "versión en stop motion -la técnica de animación que simula movimiento con pequeños cambios de un modelo fotograma a fotograma- del agua corriente". La segunda hipótesis plantea que el MDA no haya cristalizado sino que sea una amalgama altamente fragmentada.

El hielo amorfo fue descubierto por primera vez en su forma de baja densidad en los años treinta del siglo XIX, cuando los investigadores condensaron vapor de agua sobre una superficie de metal enfriado hasta los -110 ºC. El estado amorfo de alta densidad se descubrió en la década de los ochenta, al comprimir hielo convencional a una temperatura de cerca de -200 ºC. Para este ensayo, se usó un molino de bolas industrial usado para triturar o mezclar materiales que había sido enfriado mediante nitrógeno líquido, replicando la temperatura propia del estado de alta intensidad pero con una flotabilidad distinta.

A continuación, los investigadores usaron múltiples técnicas para estudiar la estructura y las propiedades del MDA, incluyendo la difracción de rayos X -el patrón de rayos tal y cómo se reflejan a través del hielo- y la espectroscopia Raman -cómo el hielo difunde la luz. Esto les permitió, finalmente, diseñar un modelo computerizado compatible con la producción de hielo amorfo de media densidad. Y al aplicar calirometría a la recristalización de este material al calentarse bajo presión, generaba suficiente energía geotérmica como para explicar la tectónica de las lunas heladas.