El hielo elástico visto por primera vez puede explicar cómo las nubes producen lluvia

Momentos después de que el agua superenfriada se congela, nace un extraño tipo de hielo primaveral. El proceso involucrado, que los investigadores han visto ahora por primera vez, podría ayudar a explicar cómo las nubes, que contienen millones de gotas de agua superenfriadas, producen lluvia y afectan el clima de la Tierra.

Las nubes están formadas por muchas gotas diminutas de agua a temperaturas bajo cero. Estos pueden existir como líquidos hasta que son penetrados por una partícula de hielo, lo que inicia una sucesión compleja y poco conocida de estados de congelación. La duración y la frecuencia de estos diferentes estados son cruciales para los modelos que simulan cómo ciertas nubes hacen llover y reflejan la luz en la atmósfera, pero suceden tan rápido que son difíciles de estudiar.

Ahora, claudio stan en la Universidad de Rutgers-Newark en Nueva Jersey y sus colegas han descubierto un tipo de hielo que se forma dentro de gotas de agua superenfriadas que se comprimen y se estiran en diferentes puntos, como un resorte en movimiento, microsegundos después de congelarse por primera vez. “Es algo que definitivamente fue inesperado para nosotros”, dice Stan. “Nos tomó un tiempo entenderlo”.

Para capturar este hielo y el proceso de congelación en general, Stan y su equipo dejaron caer una corriente de gotas de agua a través de una aspiradora que las enfrió a alrededor de -39 °C (-38 °F). Luego usaron un microscopio y rayos X para obtener imágenes de decenas de miles de estas gotitas. Aunque solo tenían una imagen para cada gota en una etapa particular de congelación, podían trazar un mapa de todo el proceso mirando muchas, un poco como ver una animación de flipbook.

Los investigadores descubrieron que cada gota se convierte en una bola de aguanieve, con una red de hielo que impregna el agua líquida, antes de congelarse completamente desde el exterior hacia el interior. Esto aumenta la presión interna, hasta que la gota se rompe o arroja agua, lo que da como resultado partículas de hielo que pueden congelar otras gotas. Esto, combinado con el tipo de hielo formado, podría explicar mejor cómo y cuándo estas gotas forman hielo en las nubes que se convierten en lluvia, aunque el entorno del laboratorio es demasiado diferente para que los resultados se apliquen directamente, dice Stan.

Encontrar este hielo colado no encaja con nuestra comprensión actual a nivel molecular, dice Esteban Cox en la Universidad de Cambridge. “Tratar de comprender los mecanismos moleculares de la formación de hielo es importante en muchos campos, desde la ciencia climática hasta las tecnologías alimentarias. Este estudio demuestra que todavía tenemos un largo camino por recorrer, y espero que estimule muchas nuevas investigaciones en esta área”.