Científicos creen que el agua superiónica se
encuentra en los mantos
de Neptuno (imagen) o Urano, y que podría
explicar los campos
magnéticos desequilibrados de esos planetas.
Credit
NASA
Los
científicos han confirmado la existencia de una nueva forma de agua:
sólida y líquida al mismo tiempo. Es el avance más reciente en el
estudio del agua, una sustancia en apariencia simple que puede cambiar a
muchas configuraciones distintas.
“Ese
es un estado de la materia realmente extraño”, dijo Marius Millot,
físico del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, autor
principal del artículo publicado el 5 de febrero en la revista Nature Physics que describe los experimentos.
Esta
nueva forma, llamada agua superiónica, consiste en un enrejado rígido
de átomos de oxígeno a través del cual se mueven núcleos de hidrógeno
con carga positiva. No se sabe que exista de manera natural en ninguna
parte de la Tierra, pero podría abundar en partes lejanas del sistema
solar, incluyendo los mantos de Urano y Neptuno.
El
agua es una molécula simple: dos átomos de hidrógeno unidos a uno de
oxígeno. Los tres átomos normalmente están en forma de v. En el hielo
que se encuentra normalmente en la Tierra, las ves se conectan en una
estructura espaciosa (por eso el agua, a diferencia de la mayoría del
resto de las sustancias, se expande cuando se congela).
Si
se someten a presión, los átomos de hidrógeno y de oxígeno se
reorganizan en otras estructuras de cristal; los científicos ahora saben
de la existencia de más de doce formas de hielo.
Los
teóricos sugirieron por primera vez hace treinta años que el agua
superiónica podría existir bajo presiones y temperaturas extremadamente
altas. El calor derrite las uniones químicas entre los átomos de
hidrógeno y oxígeno. La presión alta mantiene a los átomos de oxígeno,
más grandes y pesados, en una alineación cristalina fija —un sólido—
mientras que los núcleos de hidrógeno, o iones, fluyen a través de ella
—un líquido—.
En
el nuevo experimento, los científicos de Lawrence Livermore primero
comprimieron agua entre dos fragmentos de diamante, a una presión de 25
toneladas por centímetro cuadrado. Esa presión es aproximadamente 25.000
veces mayor que el aire que se comprime contra ti si estás en la
superficie de la Tierra. Así el agua se comprime a un tipo de hielo
conocido como hielo VII, que es cerca de un 60 por ciento más denso que
el agua común, y sólido a temperatura ambiente. Cada celda de diamante
contenía alrededor de 0,0002 mililitros.
Luego
los investigadores llevaron el hielo comprimido a la Universidad de
Rochester, donde se hizo estallar con un pulso de luz láser. Eso provocó
ondas de impacto a través del hielo que duraron entre 10 y 20
nanosegundos y lo calentó a miles de grados, lo que ejerció una presión
un millón de veces mayor a la de la atmósfera de la Tierra. Esas
condiciones existen dentro de Urano y Neptuno, y sin duda dentro de
numerosos gigantes de hielo alrededor de otras estrellas.
El
hielo superiónico podría ayudar a explicar los campos magnéticos
asimétricos y descentrados de Urano y Neptuno, los planetas siete y ocho
del sistema solar, conocidos como gigantes de hielo y visitados de
manera breve por la nave espacial Voyager 2 de la NASA en la década de
los ochenta. En contraste con el campo magnético de la Tierra, que se
genera en el centro del planeta, es posible que los campos de esos
cuerpos de hielo se originen, en parte, dentro de un armazón de hielo
superiónico dentro de sus mantos.
“Al
tiempo que uno comienza a validar esos tipos de predicciones, surge la
esperanza de poder comenzar a pensar en construir nuevos materiales”,
dijo Raymond Jeanloz, profesor de Ciencias Terrestres y Planetarias de
la Universidad de California en Berkeley, y autor del artículo publicado
en Nature Physics, “de manera que digas qué propiedades quieres y
alguien pueda usar una computadora para descubrir qué tipo de material y
elementos debes mezclar, así como la forma en la que deberían unirse
para tener esas propiedades”.
CADENA DE CITAS
- Antes - Cita CCCXCVII: Ecuaciones de ciencia ficción
- Después - Cita CCCXCIX: ¿Te estás cepillando los dientes correctamente?
