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Consiguen crear hielo tetragonal, una fase desconocida del agua que podría existir en otros planetas

Un yunque de diamante convirtió el agua congelada en un tipo de hielo nunca antes visto

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Imagen para el artículo titulado Consiguen crear hielo tetragonal, una fase desconocida del agua que podría existir en otros planetas
Foto: Chris Higgins

Un equipo de físicos descubrió una nueva fase del hielo de agua tras poner hielo común bajo una presión extraordinariamente alta, derretirlo y dejar que se volviera a congelar. La fase previamente desconocida se denomina Hielo-VIIt y está organizada de manera diferente al hielo de agua típico. No ocurre naturalmente en la superficie de la Tierra, pero puede existir en el manto o en lunas y planetas distantes.

El Hielo-VIIt tiene una simetría tetragonal, a diferencia de la estructura cúbica de la fase de hielo de la que se forma, el Hielo-VII. Esa estructura tetragonal también diferencia al Hielo-VIIt (la ‘t’ es de ‘tetragonal’) de la simetría hexagonal del hielo de agua natural (conocido como Hielo-I). Eso significa que su estructura cristalina parece un prisma rectangular en lugar de un cubo. Los hallazgos fueron publicados la semana pasada en Physical Review B.

“La comunidad que estudia el hielo ha sido muy firme em que el hielo cúbico-VII es la fase dominante a alta presión”, dijo Zachary Grande, físico de la Universidad de Nevadae en Las Vegas, y autor principal del estudio, en un correo electrónico enviado a Gizmodo. “Pero pudimos usar nuestra nueva técnica para obtener mediciones mucho más precisas que nadie antes, lo que nos permitió observar esta sutil transición cuántica”.

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Para sintetizar esta fase de hielo única, los investigadores congelaron una muestra de agua bajo una celda de yunque de diamante, que presionó las moléculas de agua entre dos diamantes. Usaron un láser para derretir brevemente la muestra antes de permitir que se congelara de nuevo en una nueva configuración. Aplastando la muestra a presiones similares a las del centro de la Tierra, forzaron la conversión de Hielo-VII en Hielo-VIIt. Grande dijo que la fase recién descubierta era lo suficientemente similar a Hielo-VII como para recibir un nombre similar.

“El trabajo de Zach ha demostrado que esta transformación a un estado iónico ocurre a presiones mucho, mucho más bajas de lo que nunca se pensó”, dijo Ashkan Salamat, también físico de la UNLV y coautor de la investigación, en un comunicado de la universidad. “Es la pieza que faltaba y las mediciones más precisas jamás realizadas en el agua en estas condiciones”.

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Hielo-VIIt Puede ocurrir naturalmente en el manto terrestre; aunque el interior de nuestro planeta está caliente, los hielos de alta presión como el Hielo-VIIt tienen puntos de fusión más altos. En lugar de descongelarse a 0 ºC, se necesitan 727 ° C de temperatura para hacer que la rara fase de hielo se licúe.

Ice-VIIt pasa a Hielo-X , una fase que el equipo dice que ocurrirá a solo un tercio de la presión que los físicos pensaron que era necesaria para inducir el estado. Grande dijo que el hallazgo de Hielo-X tenía incluso más implicaciones extraterrestres que la existencia de Hielo-VIIt.

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“Si hay planetas con una cantidad significativa de agua dentro de su manto, en realidad serían más grandes de lo que pensábamos anteriormente, ya que el agua no se comprimirá”, dijo Grande, “y debido a esto, los astrónomos deberán reevaluar el suministro de agua en muchos de los grandes exoplanetas que se han descubierto en los últimos años”.

El Telescopio Espacial Webb puede ayudar enesa reevaluación. Entre sus muchas tareas está estudiar exoplanetas con un detalle sin precedentes. Se espera que el telescopio esté operativo este verano.