🧊 Descubrimiento de una nueva forma de hielo: el agua puede congelarse a temperatura ambiente

La identificación reciente de una arquitectura molecular inédita del agua, estabilizada a una temperatura cercana a la nuestra pero bajo una compresión titánica, abre perspectivas inesperadas sobre la física de los cuerpos helados del Sistema Solar. Este avance mayor cuestiona nuestra percepción clásica de la solidificación acuosa.

El descubrimiento de esta nueva fase sólida, denominada hielo XXI, es el fruto de una colaboración internacional que explota instrumentos de vanguardia. Los científicos reprodujeron en laboratorio presiones comparables a las que reinan en las profundidades de ciertas lunas extraterrestres. Su objetivo era cartografiar las transiciones estructurales del agua durante compresiones y descompresiones ultrarrápidas. Este enfoque dinámico permitió observar estados intermedios hasta entonces inaprensibles, iluminando bajo una nueva luz los mecanismos de cristalización bajo tensión extrema.

Los secretos de una cristalización inusual

El método experimental se basó en el uso combinado de celdas de yunque de diamante y del láser de rayos X europeo XFEL. Los investigadores comprimieron muestras de agua a cerca de veinte mil veces la presión atmosférica en solo unos milisegundos. Esta rapidez de ejecución impidió la formación inmediata de las fases estables esperadas, permitiendo que el agua permaneciera líquida en un estado de sobrecompresión excepcional.

El análisis estructural realizado gracias al sincrotrón PETRA III reveló la organización molecular singular del hielo XXI. Su celda elemental de forma tetragonal, que comprende 152 moléculas de agua, constituye una arquitectura sin equivalente entre las fases cristalinas conocidas. Esta configuración emerge específicamente durante la transición entre el agua sobrecomprimida y el hielo VI, manteniéndose temporalmente a pesar de su carácter metaestable. Su persistencia a temperatura ambiente representa una particularidad fisicoquímica notable.

La metaestabilidad de esta fase sólida sugiere la existencia potencial de otras organizaciones cristalinas transitorias aún no inventariadas. Los investigadores subrayan que la vía de cristalización tomada por el agua depende estrechamente del grado de sobrecompresión alcanzado antes de la nucleación. Estos trabajos, detallados en Nature Materials, establecen que la diversificación estructural de los hielos supera el marco de las bajas temperaturas, extendiéndose también a los entornos presurizados templados.

Implicaciones para los mundos helados del Sistema Solar

La presencia de hielo VI en las profundidades de ciertas lunas heladas como Europa o Ganímedes es considerada desde hace tiempo por los planetólogos. Su estructura molecular deformada podría servir de precursor a fases metaestables similares al hielo XXI. El descubrimiento de esta nueva configuración cristalina refuerza la hipótesis según la cual los mantos helados de los cuerpos celestes albergan una diversidad estructural insospechada. Estas disposiciones moleculares influyen potencialmente en sus propiedades térmicas y mecánicas.

Las condiciones que generan el hielo XXI podrían existir naturalmente en el interior de los océanos subglaciales de los satélites naturales de Júpiter y Saturno. Los movimientos convectivos y las variaciones de presión en estos entornos confinados reproducirían parcialmente el protocolo experimental de los investigadores. La presencia de fases metaestables modificaría la conductividad térmica y la reología de las capas heladas, afectando potencialmente su dinámica interna y los intercambios energéticos con el océano líquido subyacente.

Este avance abre perspectivas para la interpretación de los datos de las futuras misiones espaciales. La sonda JUICE de la Agencia Espacial Europea, actualmente en ruta hacia Júpiter, podría proporcionar observaciones compatibles con la existencia de estas fases inusuales. La comprensión de las propiedades físicas del hielo XXI y de sus homólogos potenciales permitiría refinar los modelos de estructura interna de los cuerpos helados, iluminando en particular los mecanismos que mantienen sus océanos en estado líquido.