Consiguen replicar de forma estable un nuevo estado de la materia

Sólido, líquido o gaseoso. Estos son los tres estados más conocidos del agua pero, ¿sabías que puede formar más de una docena de estructuras diferentes? Un equipo de investigadores ha agregado recientemente una fase nueva a la lista de estructuras: el hielo superiónico.

Esta forma de hielo se desarrolla "a temperaturas y presiones extremadamente altas", como las que se pueden encontrar en planetas como Urano y Neptuno, explican en un comunicado oficial. Es por ello que los científicos utilizaron diamantes y un haz de rayos X brillantes para recrear las condiciones en el interior de los planetas y encontraron esta nueva fase del agua.

"Una nueva fase de la materia"

La investigación, que ha sido publicada recientemente en la revista especializada 'Nature', tenía como objetivo encontrar una forma de crear, mantener y examinar el hielo de manera confiable. Previamente, este tipo de hielo superiónico únicamente se había vislumbrado en un instante a través de una gota del agua en una onda de choque. 

"Fue una sorpresa. Todos pensaron que esta fase no aparecería hasta que está sometido a presiones mucho más altas que donde la encontramos por primera vez", subraya el coautor del estudio, Vitali Prakapenka, profesor de investigación de la Universidad de Chicago y científico de líneas de luz en Advanced Photon. Source (APS), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos.

De tal manera que el equipo de investigadores ha sido capaz de trazar "con mucha precisión" las propiedades de este hielo superiónico, que constituye "una nueva fase de la materia", gracias al uso de "varias herramientas de gran alcance", añade el experto.

¿Para qué podrían servir estos hallazgos?

Para llevar a cabo esta investigación, Prakapenka y el resto del equipo utilizó un acelerador masivo capaz de impulsar a los electrones a una gran velocidad, similar a la velocidad de la luz, para generar haces brillantes de rayos X. Después, analizaron sus muestras entre dos piezas de diamante para simular las altas presiones y posteriormente calentaron estas muestras con láseres. 

"Es como una red de oxígeno sólido en un océano de átomos de hidrógeno flotantes". 

Por último, enviaron un haz de rayos X a través de la muestra y unieron la disposición de los átomos en el interior basándose en cómo los rayos X se dispersan. "Al observar la estructura del hielo, el equipo se dio cuenta de que tenía una nueva fase en sus manos. Pudieron mapear con precisión su estructura y propiedades", añaden en el comunicado.

En este sentido, "cuando se transforma en esta nueva fase superiónica, se expande la celosía, permitiendo a los átomos de hidrógeno migrar alrededor, mientras que los átomos de oxígeno se mantienen estables en sus posiciones. Es como una red de oxígeno sólido en un océano de átomos de hidrógeno flotantes", aclara Prakapenka. 

Todavía no se han explorado todas las propiedades químicas y físicas de esta nueva materia que es el hielo superiónico. No obstante, mapear todas las condiciones en las que suceden las diferentes fases del agua es relevante para comprender cómo se formaron los planetas y, sobre todo, para buscar vida.