Descubrimiento de una Nueva Fase del Hielo: Hielo XXI
En un avance científico sin precedentes, un equipo de investigadores ha logrado identificar un camino completamente nuevo para la cristalización del agua, lo que ha llevado al descubrimiento de una fase nueva y desconocida del hielo conocida como «hielo XXI». Este hallazgo mejora nuestra comprensión de cómo se forma el hielo bajo condiciones extremas de presión y temperatura.
Cómo se forma el hielo bajo alta presión
Normalmente, el agua se convierte en hielo cuando su temperatura desciende por debajo de cero grados Celsius. Sin embargo, la presión puede jugar un papel crucial en el proceso de cristalización, permitiendo que el hielo se forme a temperaturas mucho más altas que el punto de ebullición normal cuando se aplican presiones suficientemente altas.
Por ejemplo, cuando el agua se comprime a más de 0.96 gigapascales a temperatura ambiente, se transforma en hielo VI. Estos procesos conducen a una compleja reorganización de la red de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, resultando en diversas estructuras de hielo que dependen de las condiciones circundantes.
Historia de la investigación sobre el hielo
A lo largo del último siglo, los científicos han podido identificar 20 formas cristalinas diferentes del hielo mediante la modificación de la presión y la temperatura. Estas formas existen dentro de un amplio rango que supera los 2000 Kelvin en temperaturas y 100 gigapascales en presión. Una de las áreas más complejas en el diagrama de fases del agua es la región entre la presión atmosférica y 2 gigapascales, donde se agrupan más de diez fases de hielo diferentes.
Las tecnologías avanzadas detrás del descubrimiento
Un equipo del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KRISS) logró crear un estado líquido supercomprimido, donde el agua permaneció en estado líquido a una presión superior a 2 gigapascales, lo que es más del doble de la presión necesaria para la cristalización habitual. Esto se logró utilizando una celda de yunque de diamante dinámica (dDAC), que es una herramienta de alta presión desarrollada en KRISS.
La celda dDAC se destaca por reducir los choques mecánicos y disminuir el tiempo de presión de decenas de segundos a solo 10 milisegundos, permitiendo empujar el agua profundamente en el rango de presión del hielo VI mientras permanece en estado líquido.
Colaboración internacional en la investigación
En este descubrimiento participaron 33 investigadores de Corea del Sur, Alemania, Japón, Estados Unidos e Inglaterra, en colaboración con científicos del XFEL europeo y DESY. El proyecto fue propuesto y liderado por el Instituto Coreano de Ciencia y Normas (KRISS) bajo la supervisión del Dr. Lee Jeong Woo.
Importancia del descubrimiento
El nuevo hielo, hielo XXI, posee una celda unitaria grande y compleja en comparación con otras fases conocidas. Este descubrimiento podría proporcionar una comprensión más profunda de la formación del hielo en entornos similares, como las capas de hielo de alta presión dentro de las lunas de Júpiter y Saturno, lo que podría ofrecer nuevas pistas para explorar los orígenes de la vida en condiciones extremas en el espacio.
Conclusión
El descubrimiento del hielo XXI representa un gran paso en la comprensión de la física de alta presión y las ciencias planetarias. El uso de tecnologías avanzadas como la celda dDAC y las instalaciones XFEL europeas ayudó a alcanzar estos resultados pioneros. Con la continuación de la investigación en este campo, podríamos presenciar más descubrimientos que abran nuevas fronteras en la ciencia.