Se ha demostrado que un tipo extraño de hielo que se cree que se detiene en los océanos de los planetas alienígenas.
Por primera vez, los investigadores han observó directamente una especie de fase híbrida de agua llamada hielo de plásticoque se forma a altas temperaturas y presiones y exhibe rasgos de hielo sólido y agua líquida. Las observaciones, reportadas el 12 de febrero en Naturaleza, Puede ayudar a los investigadores a comprender mejor la arquitectura interna y los procesos de otros mundos en nuestro sistema solar y más allá, algunos de los cuales podrían ser habitables.
El hielo de plástico es «algo intermedio entre un líquido y un cristal, puedes imaginar que es más suave cuando lo aprietas», dice la física Livia Bove de la Universidad de Roma de Sapienza. Se llama hielo de plástico porque se moldea o deforma más fácilmente que el hielo cristalino típico, que exhibe una plasticidad de los científicos inmobiliarios, dice ella. «Como algo que puede [squeeze] a través de un agujero y sale, incluso si todavía es sólido «.
La mayor parte del hielo en la superficie de la Tierra, incluidos los cubitos de hielo, los glaciares y la nieve, consiste en moléculas de agua dispuestas en una red hexagonal que se asemeja a un panal. Los científicos clasifican este hielo común como hielo LH. Pero además de ICE IH, hay al menos otras 20 fases de hielo conocidas que se forman en diferentes condiciones de presión y temperatura. A presiones superiores a 20,000 bares, o 20,000 kilogramos por pulgada cuadrada, las redes de hielo se compriman en hielo VII, un polimorfo con una estructura densa y cúbica en la que las moléculas se ordenan como los cubios en un cubo de Rubik. Se ha encontrado hielo VII Atrapado en diamantes originado del manto de la tierra y se cree que ocurre Dentro de otros planetas también. Y los fanáticos de Kurt Vonnegut pueden estar interesados en escuchar que un Ice IX fue descubierto en 1996aunque carece de la aterradora capacidad de congelar océanos enteros.
También hay fases de hielo que solo se han teorizado para existir. Hace más de 15 años, las simulaciones por computadora mostraron que cuando el ICE VII se calienta y se somete a presiones extremas, sus moléculas de agua individuales deberían comenzar a girar librementecomo si fuera un líquido, mientras ocupaba posiciones fijas, como en un sólido. Dado que la fase hipotética compartió la misma estructura cristalina cúbica que el hielo VII, se conoció como Ice VII de plástico. Pero debido a que realizar experimentos con presiones tan altas era técnicamente inviable en ese momento, la evidencia sólida de la existencia de ICE Plastic eludió a los científicos durante años.
Para el nuevo estudio, Bove y sus colegas utilizaron una herramienta relativamente nueva en el Institut Laue-Langevin En Grenoble, Francia que puede medir los movimientos de las moléculas bajo presiones extremas. En experimentos, apuntaron un haz de neutrones en muestras de agua y sometieron las muestras a temperaturas de hasta 326 ° C y presionan hasta 60,000 barras. A medida que los neutrones entrantes interactuaron con las moléculas de agua en las muestras, ganaron o perdieron energía dependiendo de cuánto se movían y giraban las moléculas de agua, antes de dispersarse hacia un detector. La medición de las energías de los neutrones dispersos permitió al equipo de Bove caracterizar los movimientos de las moléculas e identificar la fase que se había formado.
Por encima de 177 ° C y más de aproximadamente 30,000 barras, aproximadamente 28 veces la presión en el punto más profundo de los océanos de la Tierra, el equipo de Bove observó una fase de hielo que poseía una red de cristal cúbica con moléculas de agua que giran tan rápido como las de agua líquida. Identificaron la fase como Ice VII de plástico, finalmente confirmando su existencia.
Sin embargo, un detalle observado divergió de las predicciones. En lugar de girar libremente, las moléculas de agua parecían girar en movimientos secos. A medida que las moléculas giran, rompen sus enlaces de hidrógeno con un vecino solo para girar rápidamente y unirse con otro, explica Bove.
El hielo de plástico VII puede haber existido durante las primeras etapas formacionales de Europa, Titan y otras lunas heladas en nuestro sistema solar, antes de que toda el agua hubiera escapado de sus interiores de alta presión, dice el científico planetario Baptiste Journal de la Universidad de Washington en Seattle. Las nuevas observaciones podrían ayudar a los investigadores a armar la historia de cómo estas lunas evolucionaron hacia los mundos oceánicos que son hoy, dice.
Y más allá de nuestro sistema solar, el hielo extraño puede reposarse en el fondo de los océanos gigantes en exoplanetas, algunos de los cuales son miles de kilómetros de profundidad y potencialmente habitable, dice Journalux. Investigar la facilidad con la que el ICE VII de plástico incorpora sales en su red podría ayudar a determinar si la presencia de la fase extraña mejora el intercambio de sales entre los marinos de exoplaneta y los océanos anteriores, dice. «Eso realmente alimentaría al océano con más nutrientes».