🧊 Descoberta de uma nova forma de gelo: a água pode congelar à temperatura ambiente

A identificação recente de uma arquitetura molecular inédita da água, estabilizada a uma temperatura próxima da nossa mas sob uma compressão titânica, abre perspectivas inesperadas sobre a física dos corpos gelados do Sistema Solar. Este avanço maior questiona nossa percepção clássica da solidificação aquosa.

A descoberta desta nova fase sólida, denominada gelo XXI, é fruto de uma colaboração internacional que explora instrumentos de ponta. Os cientistas reproduziram em laboratório pressões comparáveis às que reinam nas profundezas de certas luas extraterrestres. Seu objetivo era mapear as transições estruturais da água durante compressões e descompressões ultrarrápidas. Esta abordagem dinâmica permitiu observar estados intermediários até então insondáveis, iluminando sob nova luz os mecanismos de cristalização sob estresse extremo.

Os segredos de uma cristalização incomum

O método experimental baseou-se no uso combinado de células de bigorna de diamante e do laser europeu de raios X XFEL. Os pesquisadores comprimiram amostras de água a quase vinte mil vezes a pressão atmosférica em apenas alguns milissegundos. Esta rapidez de execução impediu a formação imediata das fases estáveis esperadas, permitindo que a água permanecesse líquida em um estado de supercompressão excepcional.

A análise estrutural realizada graças ao síncrotron PETRA III revelou a organização molecular singular do gelo XXI. Sua célula elementar de forma tetragonal, compreendendo 152 moléculas de água, constitui uma arquitetura sem equivalente entre as fases cristalinas conhecidas. Esta configuração emerge especificamente durante a transição entre a água supercomprimida e o gelo VI, mantendo-se temporariamente apesar de seu caráter metaestável. Sua persistência à temperatura ambiente representa uma particularidade físico-química notável.

A metaestabilidade desta fase sólida sugere a existência potencial de outras organizações cristalinas transitórias ainda não catalogadas. Os pesquisadores destacam que o caminho de cristalização percorrido pela água depende estreitamente do grau de supercompressão alcançado antes da nucleação. Estes trabalhos, detalhados na Nature Materials, estabelecem que a diversificação estrutural dos gelos ultrapassa o quadro das baixas temperaturas, estendendo-se também aos ambientes pressurizados temperados.

Implicações para os mundos gelados do Sistema Solar

A presença de gelo VI nas profundezas de certas luas geladas como Europa ou Ganimedes é considerada há muito tempo pelos planetólogos. Sua estrutura molecular deformada poderia servir como precursora de fases metaestáveis similares ao gelo XXI. A descoberta desta nova configuração cristalina reforça a hipótese segundo a qual os mantos gelados dos corpos celestes abrigam uma diversidade estrutural insuspeita. Estes arranjos moleculares influenciam potencialmente suas propriedades térmicas e mecânicas.

As condições que geram o gelo XXI poderiam existir naturalmente no interior dos oceanos subglaciais dos satélites naturais de Júpiter e Saturno. Os movimentos convectivos e as variações de pressão nestes ambientes confinados reproduziriam parcialmente o protocolo experimental dos pesquisadores. A presença de fases metaestáveis modificaria a condutividade térmica e a reologia das camadas geladas, afetando potencialmente sua dinâmica interna e as trocas energéticas com o oceano líquido subjacente.

Este avanço abre perspectivas para a interpretação dos dados das futuras missões espaciais. A sonda JUICE da Agência Espacial Europeia, atualmente a caminho de Júpiter, poderia fornecer observações compatíveis com a existência destas fases incomuns. A compreensão das propriedades físicas do gelo XXI e de seus homólogos potenciais permitiria refinar os modelos de estrutura interna dos corpos gelados, esclarecendo nomeadamente os mecanismos que mantêm seus oceanos no estado líquido.