Físicos dicen haber creado un “extraño” nuevo estado de la materia

Científicos llevan décadas conociendo formas exóticas de hielo, pero solo recientemente han conseguido recrear en el laboratorio una particularmente extraña.

Ahora, investigadores de la Universidad de Chicago y la Institución Carnegie de Washington (EE. UU.) afirman haber creado con éxito en el laboratorio un "extraño" nuevo estado de la materia llamado "hielo superiónico", que podría existir en las profundidades de planetas como Urano y Neptuno.

En el nuevo estudio, publicado en la revista Nature Physics, los científicos han logrado el "hielo negro caliente" manteniendo una gota de agua en una pinza de diamante, aumentando la presión –con presiones insondables de 20 gigapascales– y cocinándola con un láser, haciendo que ésta formara una estructura totalmente nueva que se revirtió cuando aliviaron la presión.

"Fue una sorpresa: todo el mundo pensaba que esta fase no aparecería hasta que se estuviera a presiones mucho más altas que las que encontramos por primera vez", dijo el coautor e investigador de la Universidad de Chicago, Vitali Prakapenka, en un comunicado de prensa. "Pero pudimos cartografiar con gran precisión las propiedades de este nuevo hielo, que constituye una nueva fase de la materia, gracias a varias herramientas potentes".

Hielo superiónico

En esta fase superiónica, las moléculas de agua se separan en sus iones constituyentes de hidrógeno y oxígeno, según reporta el medio científico New Atlas. De ahí, los iones de oxígeno se organizan entonces en una red en forma de cubo, alrededor de la cual los iones de hidrógeno se mueven libremente. Todo ello hace que el hielo superiónico tenga una conductividad relativamente alta y una baja densidad, así como un color más oscuro.

"Imagínese un cubo, un entramado con átomos de oxígeno en las esquinas conectados por hidrógeno", explica Prakapenka en el comunicado. "Cuando se transforma en esta nueva fase superiónica, el entramado se expande, permitiendo que los átomos de hidrógeno migren alrededor mientras los átomos de oxígeno permanecen firmes en sus posiciones. Es algo así como un entramado de oxígeno sólido sentado en un océano de átomos de hidrógeno flotantes".

Primera fabricación de hielo superiónico estable

Esta fase del agua se ha teorizado durante décadas, y la evidencia experimental comenzó a surgir en la década de 1990, pero no fue hasta 2019 que los científicos lograron producir hielo superiónico en el laboratorio. Sin embargo, según New Atlas, en ese experimento solo duró una fracción de segundo, contrario al nuevo experimento del Laboratorio Nacional de Argonne, en el que han conseguido fabricar hielo superiónico estable, que dura lo suficiente como para estudiarlo con más detalle.

Prakapenka dijo el equipo planea estudiar las propiedades del nuevo estado y lo que ocurre cuando se mezcla con otros materiales. El entendimiento de esta fase del agua podría ayudarnos a entender cómo se forman los planetas e incluso informar sobre dónde buscar vida extraterrestre.

El tipo de hielo en Urano y Neptuno

Se cree que este tipo de hielo se encontraría en planetas gigantes de hielo como Urano y Neptuno, y de ser así los mantos de hielo superiónico podrían generar los campos magnéticos de estos mundos.

El equipo afirma que todavía hay que trabajar mucho más para explorar lo que hace que el hielo superiónico funcione. Propiedades como su conductividad, viscosidad y estabilidad siguen siendo oscuras, y las cosas podrían cambiar drásticamente cuando se mezcla con sales u otros minerales.

"Es un nuevo estado de la materia, por lo que básicamente actúa como un nuevo material, y puede ser diferente de lo que pensábamos", dice Prakapenka.