De la superficie de la Tierra alrededor del 70% está cubierto de agua, una sustancia singularmente anómala que suele comportarse de manera distinta en comparación con otros líquidos. Ahora un nuevo hallazgo de la ciencia podría ayudar a explicar por qué el agua es tan extraña, al brindar una mirada a lo que sucede justo antes de que se congele y forme hielo.
Tal vez no hayas pensado mucho en esto, pero el agua es algo increíblemente extraño. Sus propiedades, tales como la densidad, viscosidad y capacidad de calor, responden a las temperaturas y la presión de maneras que parecen desafiar las leyes de la naturaleza. Mientras otros líquidos se vuelven cada vez más densos al enfriarse, el agua es más densa cuando está en estado sólido. Por eso los cubos de hielo flotan en un vaso de agua.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Estocolmo utilizó láseres de rayos X para estudiar el agua cuando se ha enfriado mucho. Sus hallazgos se publicaron la semana pasada en Science y revelan evidencia de un punto crítico vinculado a dos estados líquidos distintos a temperaturas extremadamente bajas.
Frío como el hielo
Normalmente toda materia se encoge cuando se la enfría, y eso da como resultado un aumento de su densidad. El agua, por otra parte, alcanza su major densidad a los 4°C. Si enfrías agua por debajo de esa temperatura, empieza a expandirse nuevamente. La tasa de expansión del agua incluso se acelera cuanto más fría esté.
“Durante décadas se ha especulado y teorizado para explicar estas notables propiedades, y una teoría ha referido a la existencia de un punto crítico, y ahora encontramos que sí, existe ese punto”, dijo Anders Nilsson, profesor de física química de la Universidad de Estocolmo y coautor del trabajo.
Los investigadores utilizaron pulsos láser de rayos X ultra rápidos, lo que les permitió observar el agua en escalas de tiempo increíblemente cortas. “Lo especial fue que pudimos usar los rayos X increíblemente rápido antes de que se congelara el agua y observamos cómo desaparece la transición líquido-líquido y surge un nuevo estado crítico” dijo Nilsson.
Cuando 2 se convierte en 1
Al estudiar el agua lo suficientemente rápido como para captar su estructura antes de que se cristalice en forma de hielo, los investigadores encontraron que el agua puede existir como dos fases líquidas distintas con diferentes estructuras de vinculación molecular a bajas temperaturas y alta presión. Las dos formas del agua se hacen indistinguibles en una fase única en el punto crítico.
La dinámica molecular del agua se desacelera significativamente al acercarse al punto crítico, según este trabajo. “Parecería que no puedes escapar del punto crítico si entrar allí, coo si fuera un agujero negro”, declaró Robin Tyburski, investigador de física química de la Universidad de Estocolmo y coautora del trabajo.
El punto crítico podría ayudar a explicar las extrañas propiedades del agua. Cuando el agua se acerca a este punto, se vuelve inestable y cambia entre los dos estados líquidos en el nivel microscópico. Estas fluctuaciones son lo que le dan al agua sus capacidades tan singulares.
“Ha habido un intenso debate sobre el origen de las extrañas propiedades del agua”, dijo Nilsson. «Los investigadores que estudian la física del agua ahora pueden determinar que el agua tiene un punto crítico en el régimen del enfriamiento extremo”.
“La próxima etapa será encontrar las implicancias de estos hallazgos sobre la importancia del agua en procesos físicos, químicos, biológicos, geológicos y climáticos”, añadió.
Este artículo ha sido traducido de Gizmodo US por Lucas Handley. Aquí podrás encontrar la versión original.
