El agua es el líquido vital para los seres en la Tierra y por ello podríamos pensar que su estructura es endémica de nuestro planeta y de hecho, se pensó así por mucho tiempo. No obstante, hoy en día sabemos que existe agua en otros cuerpos cósmicos y que no necesariamente es un indicador biológico. Pero siempre que se descubren nuevos misterios sobre el agua, los científicos celebran y ahora que se ha descubierto una nueva forma de hielo, se piensa que la existencia de agua podría ser más recurrente de lo que se creía.
No sólo el agua tiene estados, también el hielo
Sabemos que el agua tiene tres estados, líquido, sólido y gaseoso. Aunque nunca cambia su composición química, sí cambia su estructura molecular que es la que determina el tipo de estado. Cuando alcanza la temperatura de congelación de 0º y en condiciones normales de la atmósfera terrestre, el agua se transforma a su estado sólido convirtiéndose en hielo con una estructura de base hexagonal (piense en los copos de nieve), llamado Hielo I. Pero sorprendentemente este no es el único tipo de hielo que existe, aunque sí el más recurrente en nuestro planeta a presiones normales atmosféricas.
A principios de 1900 un fisicoquímico llamado Gustav Tammann descubrió que, si se varía la presión atmosférica, la formación del hielo se ve afectada. Es decir, el Hielo I que podemos observar en la nieve, la escarcha y en los hielos generados para consumo humano, se forma en nuestro planeta debido a la presión atmosférica promedio dentro de la Tierra. Pero, qué pasaría si el agua se encuentra en otra región distinta donde las condiciones varían enormemente, como por ejemplo otros planetas.
Gracias a este cuestionamiento Tammann descubrió que si se somete al agua a presiones extremas y se lleva a su punto de congelación, el hielo resultante es muy distinto del que estamos acostumbrados a ver. Encontró que existen distintas fases del hielo que van desde a I (la más común en la Tierra), hasta la VII, cada una con sus propias características de densidad, puntos de congelación y ebullición.
Ninguna de estas formas se propicia de manera natural en nuestro planeta, salvo la I que también tiene dos variantes; la Ih (‘h’ de hexagonal) y la Ic (‘c’ de cúbico), aunque esta última sólo se genera en regiones de los casquetes polares y su punto de congelación es de aproximadamente -130ºC.
Una forma de hielo nunca antes vista
Fuera de estas formas de hielo, no se sabía que existiera otra estructura molecular distinta para el elemento, hasta que recientemente un equipo de científicos de la Universidad de Nevada, decidiera poner Hielo VII bajo una presión extraordinariamente alta, para luego derretirlo y llevarlo de nuevo a su punto de congelación.
Obtuvieron una nueva fase bautizada como Hielo VIIt, cuya estructura varía de la fase VII que hasta ahora sólo se sabía que podía tener una base cúbica. Sin embargo, gracias al experimento, descubrieron que el Hielo VII puede configurarse también con una base tetragonal. Su vista ante el microscopio es sorprendente, pues a diferencia del Hielo I que forma copos hexagonales, el Hielo VIIt tiene una estructura cristalina espectacular de forma en prisma rectangular.
Los investigadores han dicho que este tipo de estructura cristalina no podría aparecer de forma natural en nuestro planeta, al menos no en la superficie. En cambio, podría encontrarse oculta en el manto de la Tierra, ya que su punto de fusión no es de 0º, sino que se requieren 727ºC para que logre descongelarse.
Es por ello que han exhortado a los astrofísicos a revaluar la presencia de agua en otros planetas que antes se habían descartado, pues el hielo podría estar en los sitios más recónditos de los mantos planetarios.
Referencias: Grande, Z. (2022). Pressure-driven symmetry transitions in dense H2O ice. Physical Review B. DOI
