Crean espectacular agua superiónica que no existe en la Tierra sino en otros planetas

Por Anastasia Gubin – La Gran Época

Científicos recrearon en laboratorio una extraña y espectacular agua de hielo que no existe en la Tierra, sino en otros ambientes como en Urano y Neptuno. La llaman agua superiónica.

Para hacerse una idea, uno debe imaginar un agua calentada a unos miles de grados mientras se la aplastarla por un peso de una presión millones de veces la ejercida por nuestra atmósfera. Es en ese caso que que el agua se convierte en una rareza híbrida, tanto líquida como sólida.

En 1999 algunos investigadores sugirieron su existencia en una publicación de la revista Science, pero nadie pudo probarlo en modo práctico hasta ahora.

Investigadores de la Universidad de California, Berkeley y la Universidad de Rochester, liderados por Marius Millot, proporcionaron la primera evidencia experimental del agua superiónica, en una nota publicada en Nature Physics la semana pasada.

El agua es una molécula simple, dos hidrógenos unidos a un oxígeno (H2O). Los tres átomos normalmente forman una forma de V, que a bajas temperaturas dan lugar a estructuras cristalinas conocidas como hielo.

Foto: Agua salada de mar es sólo un tipo de forma de agua, Científicos recrearon otro tipo de agua en laboratorio, es superiónica (ICTP)

Esta agua se transforma en superiónica en condiciones de una extrema presión y alta temperatura, donde el exceso de calor rompe los enlaces químicos entre los átomos.

A su vez la alta presión mantiene los oxígenos en una estructura de cristal fijo mientras que los núcleos de los átomos de hidrógeno se cargan electricamente en manera positiva, y fluyen libremente.

Foto: Rápida difusión de iones de hidrógeno (trayectorias rosadas) dentro de la red de oxígeno sólido en el hielo superiónico. (S. Hamel / M. Millot)

Esto da como resultado una fase que es tanto líquida como sólida. Además este material tiene la cualidad de comportarse como un conductor de electricidad, como si fuera un metal, donde la corriente es transportada por los iones de carga positiva.

Un experimento difícil

“Esta condición de la materia, para el agua, obviamente no existe en las condiciones ambientales”, explica Federica Coppari, investigadora del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore  de Berkeley. “Para formarlo, debes comprimir y, al mismo tiempo, calentar el agua. Por lo tanto, es bastante difícil realizarlo experimentalmente, porque las condiciones de presión y temperatura son muy específicas”.

Como ejemplo: ” si tomamos el agua que conocemos y la calentamos, obtenemos un gas. Si en cambio tomamos el agua y la comprimimos sin calentarla, formamos un sólido, un hielo, que tiene propiedades diferentes del hielo que comúnmente encontramos en la Tierra”.

En el trabajo que se publicó los investigadores vieron que el hielo superiónico es estable entre unos 100 y 200 mil millones de pascales. Esto quiere decir a millones de veces la presión presente aquí en la Tierra. La temperatura que trabajaron fue de entre 2000 y 4000 grados Kelvin, extraordinariamente alta.

El equipo de Coppari utilizó un denso yunque de diamante y energía laser para su experimento.

Foto: Experimento del agua superoionica usó un yunque de diamante y un láser (M. Millot / E. Kowaluk / J. Wickboldt / Llnl / Lle / Nif)

El agua superiónica no existe de forma natural en cualquier lugar de la Tierra, pero puede ser abundante en otros planetas vecinos del sistema solar, en los mantos de Urano y Neptuno, por ejemplo, explica a su vez Sandro Scandolo, del Centro de Investigaciones de Física Teórica (ICPA) y SISSA.

También es probable que se encuentre en algunos de los exoplanetas descubiertos recientemente“.

Mientras la tecnologías no permitían a los físicos recrear el agua superiónica en sus laboratorios, en el pasado el equipo de ICPA y SISSA, predijeron su existencia a través de simulaciones numéricas. “Fue un verdadero desafío, especialmente considerando el limitado poder de procesamiento de las computadoras en ese momento”.

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