Los enigmáticos planetas del sistema solar exterior pueden albergar una forma extraña de hielo de agua que es simultáneamente líquido y sólido. Ahora, los investigadores han creado esta extraña "agua superiónica" aquí en la Tierra.
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El experimento añade peso a la teoría de que el hielo superiónico, que puede conducir electricidad como el metal, puede explicar los campos magnéticos asimétricos de Urano y Neptuno. Los investigadores describen sus hallazgos en un estudio publicado esta semana en la revista Nature Physics.
Como Kenneth Chang informa para The New York Times, el agua es una molécula engañosamente simple hecha de solo tres átomos: dos hidrógenos y un oxígeno unidos en forma de V. Cuando muchas moléculas de agua se juntan, su estructura colectiva puede cambiar según el estado en el que se encuentren. En líquido, los V se agitan. Durante la congelación, se unen en una red cristalina que es más espaciosa, de ahí la tendencia del hielo a expandirse.
Los investigadores que investigan las propiedades estructurales del agua han encontrado casi 20 formas diferentes de cristales de hielo, con moléculas de agua dispuestas en configuraciones desordenadas, hexagonales y cúbicas. (Afortunadamente, ninguno tiene las propiedades letales y de congelación del océano del ficticio Ice-nine soñado por Kurt Vonnegut para Cat's Cradle ).
Las moléculas de agua del hielo superiónico están tan juntas que sus átomos de oxígeno forman una red rígida, escribe Change. Los átomos de hidrógeno, que llevan una carga positiva, son libres de fluir a través de él. Los iones de hidrógeno que fluyen también pueden transportar corriente eléctrica.
"Es como si el hielo de agua estuviera parcialmente fundido", dijo a The New York Times Raymond Jeanloz, uno de los autores del artículo y profesor de ciencias terrestres y planetarias en la Universidad de California, Berkeley.
Para crear agua superiónica, Jeanloz y sus colegas comprimieron hielo de agua entre dos diamantes en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore a 25, 000 veces la presión que experimentamos en la Tierra, según un comunicado de prensa del laboratorio. El hielo bajo presión luego tomó un viaje en avión a campo traviesa en equipaje de mano para llegar al Laboratorio de Energía Energética Láser de la Universidad de Rochester en Nueva York. Seis rayos láser intensos arrojaron un pulso de luz ultravioleta en la muestra, enviando ondas de choque que comprimieron la sustancia aún más y la calentaron.
A aproximadamente 1, 9 millones de veces la presión atmosférica, los investigadores observaron un aumento en la densidad y la temperatura, escribe Emily Conover para Science News . Ese cambio es evidencia de que la muestra se derritió, tal como los cálculos teóricos predecirían si se tratara de hielo superiónico. La muestra también condujo electricidad.
Los gigantes de hielo Urano y Neptuno pueden llevar hielo superiónico en sus mantos, un fenómeno que generaría campos magnéticos que se ven diferentes de uno generado en el núcleo de un planeta, como es la situación en la Tierra, escribe Chang para The New York Times.
El experimento también puede tener implicaciones más cerca de casa. Jeanloz le dice a The Times que el hielo superiónico podría conducir a nuevos materiales. "Cuando uno comienza a validar ese tipo de predicciones, da la esperanza de que uno pueda comenzar a pensar en la ingeniería de nuevos materiales", dice, "donde usted me dice qué propiedades desea, y alguien puede usar una computadora ahora para descubrir qué tipo de material, qué tipo de elementos tienes que juntar y cómo tendrían que empaquetarse para obtener esas propiedades ".
