El descubrimiento de un nuevo tipo de hielo que se parece más al agua líquida que a cualquier otro hielo conocido podría cambiar nuestra comprensión del agua y sus muchas irregularidades.
El hielo es amorfo, lo que significa que su Las moléculas están desorganizadas. en lugar de ordenado como en el hielo cristalino ordinario. En la Tierra, el hielo amorfo es raro, pero es el principal tipo de hielo que se encuentra en el ambiente más frío del espaciodonde el hielo no tiene suficiente energía térmica para formar cristales.
En nuestro planeta, el hielo amorfo es raro, pero es el principal tipo de hielo que se encuentra en el ambiente más frío del espacio.
Investigadores del University College London (UCL) y la Universidad de Cambridge utilizaron un proceso llamado molino de bolas, en el que agitaron vigorosamente hielo ordinario junto con bolas de acero en un matraz enfriado a -200 °C.
“Sacudimos el hielo como locos durante mucho tiempo y destruimos la estructura cristalina“, explica Alexander Rosu-Finsen, autor principal del estudio de Ciencia quien llevó a cabo el trabajo experimental en UCL Chemistry. “En lugar de terminar con trozos de hielo más pequeños, nos dimos cuenta de que habíamos encontrado algo Para estrenar”.
Las propiedades únicas del hielo amorfo
La nueva forma amorfa de hielo es a diferencia de todos los demás hielos conocidos. Tiene la misma densidad que el agua líquida y su estado se asemeja al del agua sólida. Llamaron a este nuevo compuesto hielo amorfo de densidad media (MDA).
MDA parece un polvo blanco fino y puede existir dentro de las lunas heladas del Sistema Solar exteriorya que las fuerzas de marea de los gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno pueden ejercer fuerzas cortantes similares en el hielo ordinario como los creados por las bolas de demolición.
Cuando el MDA se calentó y recristalizó, liberado una cantidad excepcional de calorlo que sugiere que podría provocar movimientos tectónicos y “terremotos” en el espeso hielo de lunas como Ganímedes en Júpiter.
“El agua es la base de toda vida. Nuestra existencia depende de ello.lanzamos misiones espaciales en su búsqueda, pero desde un punto de vista científico no se entiende biendice el profesor Christoph Salzmann de UCL Chemistry.
Hay 20 formas cristalinas de hielopero solo se han descubierto dos tipos principales de hielo amorfo: hielo amorfo de alta densidad y de baja densidad.
“Hay un gran diferencia de densidad entre ellos y la sabiduría aceptada ha sido que no hay hielo dentro de esa brecha de densidad”, dice Salzmann. “Nuestro estudio muestra que la densidad de MDA está precisamente dentro de esta brecha de densidad y este hallazgo puede haber consecuencias de largo alcance para nuestra comprensión del agua líquida y sus múltiples anomalías”.
Esta diferencia de densidad llevó a los científicos a sugerir que el agua existe como dos líquidos a temperaturas muy frías y que, teóricamente, a cierta temperatura, ambos líquidos podrían coexistircon un tipo flotando sobre el otro, como el aceite y el agua.
El agua nos parece común, pero es un líquido muy raro que todavía no entendemos del todo.
¡Ahora, los científicos han descubierto un nuevo tipo de hielo!
Se llama “hielo amorfo de densidad media” y arroja luz sobre esta misteriosa sustancia que llamamos agua.
— La BioZona (@LaBiozona) 3 de febrero de 2023
Esta hipótesis ha sido probada en una simulación por computadora, pero no confirmado por experimentos. Los investigadores dicen que el estudio puede arrojar dudas sobre la validez de esta idea, y Salzmann opina que los modelos de agua existentes deberían volver a probarse para explicar la existencia de hielo amorfo de densidad media. “Este podría ser el punto de partida para finalmente explicar el agua líquida”, dice.
estado vítreo del agua
El hielo recién descubierto puede ser el verdadero estado vítreo del agua líquida, es decir, una réplica precisa del agua líquida en forma sólida. Sin embargo, podría ser que la MDA no sea vítrea en absoluto, sino que se encuentre en un estado cristalino fuertemente cizallado.
“Hemos demostrado que es posible crear lo que parece un tipo de agua de stop-motiondice el coautor, el profesor Andrea Sella, UCL Chemistry. “Este es un hallazgo inesperado y bastante sorprendente”.
“Nuestro descubrimiento de MDA plantea muchas preguntas sobre la naturaleza del agua líquida y, por lo tanto, es muy importante comprender la estructura atómica precisa de MDA”, agrega el Dr. Michael Davies, quien llevó a cabo el modelado computacional como estudiante de doctorado en el laboratorio ICE (Interfaces, Catalytic and Environmental) de la UCL y la Universidad de Cambridge.
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