Investigadores descubren el “Hielo-VIIt”, una nueva y extraña fase tetragonal del hielo de agua 

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Investigadores descubren el “Hielo-VIIt”, una nueva y extraña fase tetragonal del hielo de agua 

Físicos de la UNLV fueron pioneros en una nueva técnica de calentamiento por láser en una celda de yunque de diamante como parte de su descubrimiento de una nueva forma de hielo. / UNLV - Chris Higgins.

Un grupo de físicos en EE.UU. ha descubierto una nueva forma de hielo llamado Hielo-VIIt (Ice-VIIt). Esta particular fase tetragonal podría tener implicaciones para nuestra comprensión de los exoplanetas ricos en agua. Los hallazgos del estudio fueron publicados en Physical Review B.

El hielo es como muchos otros materiales ya que puede formar diferentes materiales sólidos en función de las condiciones variables de temperatura y presión. Sin embargo, el agua es excepcional en este aspecto, ya que conocemos al menos 20 formas sólidas de hielo

El trabajo 

Ahora, un equipo de científicos del Laboratorio de Condiciones Extremas de la Universidad de Nevada dirigidos por Zach Grande, probó un nuevo método para medir las propiedades del agua bajo alta presión. 

Primero, se exprimió la muestra de agua entre las puntas de dos diamantes opuestos y se congeló en varios cristales de hielo revueltos. Luego, el hielo fue calentado por láser que lo derritió temporalmente antes de que se reformara rápidamente en pequeños cristales en forma de polvo.

Los físicos aumentaron gradualmente la presión y dispararon periódicamente con el rayo láser al hielo de agua. Ahí notaron que el hielo hacía la transición de una fase cúbica conocida, Ice-VII, a la fase intermedia y tetragonal recién descubierta, Ice-VIIt

Finalmente el hielo terminó convertido en otra fase conocida, llamada Hielo-X (Ice-X). Grande también demostró que la transición a Ice-X, cuando el agua se endurece agresivamente, ocurre a presiones mucho más bajas de lo que se pensaba.

En la naturaleza

Es poco probable que encontremos esta nueva fase de hielo en la superficie de nuestro planeta. Pero, sí es posible que sea un ingrediente común dentro del manto de la Tierra, así como en grandes lunas y planetas ricos en agua. De hecho, el equipo había estado trabajando para comprender el comportamiento del agua a alta presión en esos mundos. 

Para eso, los investigadores colocaron una muestra de agua entre las puntas de dos diamantes de corte redondo conocidos como celdas de yunque de diamante. El aplicar un poco de fuerza a los diamantes les permitió recrear presiones tan altas como las que se encuentran en el centro de la Tierra. 

Al presionar la muestra de agua entre estos diamantes, los científicos dirigieron los átomos de oxígeno e hidrógeno en una variedad de formas diferentes. Una de estas estructuras fue el arreglo recién descubierto, Ice-VIIt.

La técnica de calentamiento por láser, la primera en su tipo, les permitió observar una nueva fase del hielo de agua. De igual forma, se descubrió que la transición a Ice-X se produjo a presiones casi tres veces más bajas de lo que se pensaba. El umbral fue de 300.000 atmósferas en lugar de 1 millón

Además, el trabajo recalibra nuestra comprensión de la composición de los exoplanetas. Plantea la hipótesis de que la fase de hielo Ice-VIIt podría existir en la corteza y el manto superior de exoplanetas ricos en agua. Esto significa que tendrían condiciones habitables para la vida.  

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