Iridiscencia en una nube superenfriada (Imagen: NOAA/Wikimedia Commons)

Seguro que conoces (o eso espero) el punto de congelaci√≥n del agua: 0 grados cent√≠grados ( o 32 grados Fahrenheit). Sin embargo, no es lo m√°s fr√≠o que el agua puede estar, el agua ‚Äúsuperenfriada‚ÄĚ es el agua que existe por debajo de ese punto. Ahora, cient√≠ficos han conseguido crear el agua m√°s fr√≠a hasta la fecha.

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Un equipo de investigadores consigui√≥ llevar agua l√≠quida a los 230 Kelvin y otro hasta 228, eso est√° en torno a -45 Celsius (y -50 Fahrenheit). El hecho es genial solo por el hito cient√≠fico que supone, puesto que esta regi√≥n ‚Äúprofundamente superenfriada‚ÄĚ es d√≠ficil de probar con experimentos. Sin embargo, hay otras razones: el agua es ‚Äúrara‚ÄĚ y extremadamente importante para entender el planeta en el que vivimos. No siempre obedece las normas que aprendiste en la escuela: puede existir como l√≠quido en temperaturas por debajo de -35 grados celsius (-31 F) incluso en nuestra propia atm√≥sfera y tiene propiedades extra√Īas que encima se acent√ļan m√°s conforme el agua se superenfr√≠a. Justo en este rango de temperaturas, de hecho, se alcanza una particularidad matem√°tica, tambi√©n conocida como ‚Äúsingularidad‚ÄĚ.

‚ÄúSin embargo, el tipo de singualridad que puede tener el agua todav√≠a representa un rompecabezas sin resolver que ha propiciado la formulaci√≥n de escenarios conflictivos al tratar de interpretar su origen‚ÄĚ escriben los autores en uno de los estudios publicados la semana pasada en Physical Review Letters, drigido por Claudia Goy del Instituto de F√≠sica Nuclear de la Universidad Goethe, en Frankfurt. Otro equipo de Suecia, Corea y Jap√≥n puede haber llegado a esa singularidad, y public√≥ su paper el mes pasado en Science.

Aqu√≠ va un recordatorio: los cient√≠ficos usan la temperatura simplemente como la energ√≠a cin√©tica media de una colecci√≥n de mol√©culas. B√°sicamente, cuantas menos mol√©culas se muevan y vibren, m√°s baja es su temperatura. No es temperatura en el sentido de ‚Äúadentrarse en el √Ārtico‚ÄĚ, sino m√°s bien describir el comportamiento de una diminuta colecci√≥n de part√≠culas en un sistema construido por f√≠sicos.

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Que esas mol√©culas comiencen de verdad a ‚Äúcongelarse‚ÄĚ o formen un cristal depende de otros factores. Requiere un cristal inicial, o n√ļcleo, para formarse y comenzar a atraer a otras mol√©culas. El agua prefiere ser un cristal en temperaturas por debajo del punto de congelaci√≥n, pero los cient√≠ficos pueden construir sistemas que previenen esa cristalizaci√≥n, como vamos a ver. Algunas de las propiedades qu√≠micas del agua no son como las de otros l√≠quidos, tampoco: piensa en c√≥mo el agua se expande cuando se enfr√≠a, por ejemplo, eso no ocurre con otros l√≠quidos.

Ambos equipos crearon su propia agua superenfriada disparando chorros con gotas diminutas en un vac√≠o. Cuanto m√°s peque√Īa la gota, m√°s fr√≠a pod√≠a permanecer aun en su forma l√≠quida. Las peque√Īas gotas tambi√©n es menos probable que cristalicen debido a part√≠culas ajenas. Dividirlas en partes aun m√°s peque√Īas expone aun m√°s de ellas al vac√≠o, conduciendo a un extra√Īo enfriamiento por vac√≠o. En esencia, bajar la presi√≥n causa que las part√≠culas de la superficie se evaporen r√°pidamente. Esto elimina r√°pidamente el calor de las gotas y causa que la temperatura se precipie. Las gotas, al ser medidas, registran temperaturas como las que mencion√°bamos.

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Medir esa temperatura es complicado, adem√°s. Ambos experimentos usaron pulsos de l√°ser para medir las gotas conforme viajaban y se evaporaban en el vac√≠o. Medir c√≥mo el di√°metro de las gotas cambia conforme abandonaban el inyector le da a los investigadores un n√ļmero que pueden transformar en temperatura usando una f√≥rmula matem√°tica.

Esto puede parecer un rodeo para simplemente medir temperatura, pero la realidad es que no puedes poner un term√≥metro al lado de las gotas y decir ‚Äúvale, esta es la temperatura que tienen‚ÄĚ afirma a Gizmodo Renato Torre, del Laboratorio Europeo de Espectroscop√≠a no linear. Con todo, cree que los m√©todos usados por los investigadores soportan las afirmaciones del paper.

Agua superenfriada en un experimento casero.

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En cuanto a la singularidad, el grupo que lleg√≥ su agua hasta los 228 Kelvin apreci√≥ algunos efectos realmente extra√Īos: El agua parec√≠a existir en dos fases de densidad diferentes a la vez, basado en c√≥mo se conectaba los cl√ļsteres de unas mol√©culas almacenadas en las gotas. Modelos creados por ordenador demostraron que este sorprendente resultado podr√≠a explicar las irregularidades en el comportamiento del agua con respecto a su densidad, seg√ļn explica Tim Wogan en PhysicsWorld.

Paola Gallo de la Roma Tre University en Italia calific√≥ el experimento de ‚Äúimportante‚ÄĚ en un comentario para Science pero otro investigador, Alan Soper del Rutherford Appleton Laboratory en Reino Unido matiza que √©l no cree que se puedan sacar aun conclusiones definitivas y que quiz√° los cambios que apreciaron los responsables del estudio son en realidad el comienzo del agua cristalizando: ‚ÄúClaramente han visto algo y es muy interesante‚ÄĚ a√Īade ‚ÄúPero lo que lo est√° causando en realidad es algo para lo que todav√≠a no tenemos una respuesta concluyente‚ÄĚ

En cualquier caso, el agua es vital. Está presente en las nubes, nuestros tejidos y hace falta para comprender todo tipo de fenómenos que ocurren en nuestro planeta. Los científicos solo están empezando a descubrir, por fin, qué ocurre en sus extremos. [PRL, Science]