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| Físicos de la UNLV han sido pioneros en la aplicación de una nueva técnica de calentamiento por láser en una celda de yunque de diamante (en la imagen superior) como parte de su descubrimiento de una nueva forma de hielo. (Chris Higgins) |
Se conocen al menos 20 formas sólidas de hielo. Recientemente,
científicos de la UNLV han descubierto una nueva forma de hielo que redefine
las propiedades del agua a altas presiones.
Los científicos idearon
un nuevo método para medir las propiedades del agua a alta presión. Comenzaron
apretando una muestra de agua entre las puntas de dos diamantes de caras
opuestas, que se congelaron en varios cristales de hielo desordenados. A
continuación, el hielo se expuso a la técnica de calentamiento por láser que
lo derritió temporalmente. A continuación, se reformó rápidamente en una
colección de pequeños cristales en forma de polvo.
Aumentando
gradualmente la presión y borrándola intermitentemente con un rayo láser, el
grupo vio que el hielo de agua pasaba de una etapa cúbica conocida, el
Hielo-VII, a la nueva etapa intermedia y tetragonal, el Hielo-VIIt, antes de
asentarse en una etapa más conocida, el Hielo-X.
Esta transición a
Ice-X se produce a presiones mucho más bajas de lo que se pensaba.
Zach
Grande, estudiante de doctorado de la UNLV, dijo: "Aunque es poco probable que encontremos esta nueva fase de hielo en algún
lugar de la superficie de la Tierra, es probable que sea un ingrediente
común dentro del manto de la Tierra, así como en grandes lunas y planetas
ricos en agua fuera de nuestro
sistema solar".
Los científicos trabajan continuamente para comprender el
comportamiento del agua a alta presión que puede estar presente en el interior
de planetas lejanos.
Para ello, los científicos colocaron una
muestra de agua entre las puntas de las celdas de yunque de diamante. A
continuación, aplicaron una pequeña fuerza a los diamantes. Esto permitió a
los científicos recrear presiones tan altas como las encontradas en el centro
de la Tierra.
Al apretar las muestras de agua, los científicos
pudieron conducir los átomos de oxígeno e hidrógeno a varias disposiciones,
incluida la recién descubierta, Ice-VIIt.
Al hacerlo, los
científicos observaron una nueva fase del hielo de agua. Al mismo tiempo,
descubrieron que la transición a Hielo-X se producía a presiones casi tres
veces menores de lo que se pensaba, a 300.000 atmósferas en lugar de 1 millón.
Esta transición ha sido un tema muy debatido durante varias décadas.
Grande
y el físico de la UNLV Ashkan Salamat dijeron: "El trabajo de Zach ha
demostrado que esta transformación a un estado iónico se produce a presiones
mucho, mucho más bajas que nunca. Es la pieza que faltaba y las medidas más
precisas sobre el agua en estas condiciones".
"El trabajo también
recalibra nuestra comprensión de la composición de los exoplanetas. La fase de
hielo VIIt podría existir en abundancia en la corteza y el manto superior de
los planetas ricos en agua previstos fuera de nuestro sistema solar, lo que
significa que podrían tener condiciones habitables para la vida."
Fuentes, créditos y referencias:
Zachary M. Grande et al., Pressure-driven symmetry transitions in dense H2O ice, Physical Review B (2022). DOI: 10.1103/PhysRevB.105.104109
Fuente:
Universidad de Nevada, Las Vegas