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Una montaña de hielo. Archivo
Resuelven el misterio del hielo cúbico
Ciancia | Geología

Resuelven el misterio del hielo cúbico

Hasta ahora existía cierta controversia sobre la formación de este tipo de sustancia en la naturaleza

Miércoles, 29 de marzo 2023, 21:40

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El hielo, el estado sólido del agua, es una de las sustancias más comunes en la Tierra y en el sistema solar. Según las condiciones en las que se crea, da lugar a distintas formas. Actualmente, se conocen 20 formas diferentes de hielo. La más común se llama hielo Ih ('Hexagonal ice', por su sigla en inglés) y tiene una estructura hexagonal (como los copos de nieve). Sin embargo, bajo ciertas condiciones, el hielo puede formar otras estructuras. Una de ellas es el hielo Ic ('Cubic ice'), que tiene forma cúbica, con átomos de oxígeno y moléculas de agua dispuestos en una red cristalina tridimensional. Este tipo de hielo se produce a temperaturas extremadamente bajas, por debajo de -70 grados Celsius, y a presiones muy altas, como las que se encuentran en el fondo de los océanos y en los glaciares profundos.

En la comunidad científica existe cierta controversia respecto al hielo Ic, ya que ha sido difícil detectar perfectamente este tipo de hielo de fase pura (muestra que contiene solo hielo Ic, sin otras impurezas o formas de hielo presentes) en un gran número de experimentos. Por un lado, están quienes defienden que este realmente existe en la naturaleza; mientras que otros consideran que su existencia es el resultado de errores de medición. Este miércoles, científicos del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias (CAS) han hecho un gran avance al confirmar la formación de hielo cúbico de fase pura en condiciones de muy baja temperatura. Sus resultados han sido publicados en la revista 'Nature'.

Para su experimento, los investigadores utilizaron la microscopía electrónica de transmisión criogénica (Cryo-TEM) in situ, una técnica de imagen de alta resolución que se utiliza para estudiar muestras biológicas y materiales macromoleculares en su estado nativo, es decir, sin la necesidad de teñirlas o fijarlas, evitando alterar su estructura o composición. Lo que se hace es congelar rápidamente la muestra a muy bajas temperaturas (generalmente por debajo de -180°C) y, a continuación, colocarla en un microscopio electrónico que se encuentra en un ambiente criogénico (a unos -153°C)

Hielo en otros planetas

Esto permitió a los autores seguir la formación de cristalitos de hielo en tiempo real a resolución molecular. Así descubrieron que el hielo que se había formado era en su mayoría de forma cristalina Ic, con una pequeña cantidad de hielo Ih y demostraron que la formación de este tipo de hielo depende fuertemente de las condiciones en las que se produce. Además, sugieren que el hielo Ic podría haber sido difícil de identificar mediante los métodos convencionales (principalmente, métodos de difracción de rayos X), por la presencia de otros tipos de hielo (más allá del Ic) en las muestras analizadas en otros estudios, lo que dificultaba la interpretación de los datos obtenidos.

El hielo Ic es de interés científico porque se cree que puede ser un indicador de la presencia de agua en otros planetas y lunas del sistema solar, como Europa (en Júpiter) y Encélado (en Saturno), que se piensa que tienen océanos subterráneos de agua líquida. Además, puede ayudar a entender la formación de cristales de hielo en las nubes y utilizarse en diversas aplicaciones tecnológicas, como en la fabricación de materiales avanzados para la ingeniería o la electrónica, entre otros. Por ejemplo, hielo Ic de fase pura (creado en condiciones de laboratorio) se ha utilizado en la fabricación de componentes superconductores y en la investigación de nuevos materiales para el almacenamiento de energía.

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