Físicos del Laboratorio Nacional Argonne, con sede en Chicago, EE.UU., han repetido en un acelerador de partículas llamado sincrotrón la hazaña de obtener un nuevo estado de agregación del agua, llamado hielo superiónico de la fase XVIII, pero en unas condiciones mucho menos críticas a las que recurrieron hace dos años los investigadores de Berkeley.
"Fue una sorpresa, ya que nadie pensó que esta fase fuera a aparecer hasta que alcanzáramos presiones mucho más altas", comentó el profesor Vitali Prakapenka, científico de la Fuente de Fotones Avanzada (APS, por sus siglas en inglés) y el primer autor de un artículo al respecto publicado recientemente. El resultado se obtuvo a una presión de 20 gigapáscales en vez de los 50, el valor sugerido la primera vez que se logró obtener este material, cuando una gota de agua adoptó esta forma durante un instante bajo los efectos de una potente onda de choque.
El hielo XVIII, denominado también por los investigadores "extraño hielo negro", se obtuvo al comprimir el agua entre dos diamantes. El material más duro de la Tierra se utilizó para reproducir en condiciones de laboratorio la intensa presión que existe en los núcleos planetarios. Luego los científicos dispararon un haz de rayos X de alto brillo a través de estas piedras transparentes para calentar el agua, según el reciente comunicado emitido por el laboratorio.
"Imagine un cubo, una red con átomos de oxígeno en las esquinas conectados por hidrógeno cuando se transforma en esta nueva fase superiónica", propuso Prakapenka. "La red se expande, permitiendo que los átomos de hidrógeno migren mientras los átomos de oxígeno permanecen estables en sus posiciones". Según su explicación, en este estado se parece a "una red de oxígeno sólido en un océano de átomos de hidrógeno flotantes".
"Es un nuevo estado de la materia, por lo que básicamente actúa como un nuevo material y puede ser diferente de lo que pensábamos", adelantó Prakapenka. Concretamente, el equipo descubrió que el hielo de la fase XVIII se volvió menos denso, pero oscureció hasta adoptar un color negro, porque interactuaba con la luz de manera diferente que el agua.
Las mediciones de este equipo establecen áreas de estabilidad presión-temperatura en el hielo superiónico y su línea de fusión; estos datos sugieren la presencia de este material en forma cúbica en los planetas gigantes ricos en agua, como Neptuno y Urano.
Prakapenka afirmó, sin embargo, que todavía quedan muchos ángulos desde los que analizar este material, como la conductividad, viscosidad, estabilidad química o los cambios que se producen cuando el agua está mezclada con sales u otros minerales, entre otros. Por lo que esperan que este hallazgo solo sea un primer paso para más estudios sobre la cuestión.
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