Inteligencia artificial & CienciaQuímica y clima

Un equipo del CSIC consigue agua que no se hiela a -43ºC

Científicos de varios países, con participación española, recrean condiciones bajo cero como las de las glaciaciones

logo
Un equipo del CSIC consigue agua que no se hiela a -43ºC
Máquina quitanieves cubierta de hielo

Máquina quitanieves cubierta de hielo Pixabay

Resumen:

Por el momento, la sal parece el único remedio capaz de deshacer la nieve y el hielo de las carreteras. Pero un equipo intenacional, con la participación del Instituto de Estructura de la Materia (CSIC), ha conseguido el récord de agua líquida a -43ºC, el mínimo alcanzado hasta ahora. Su aplicación está lejos de aliviar colapsos circulatorios, pero sí más cerca de explicar por qué la vida se mantuvo en nuestro planeta durante las glaciaciones o por qué podría haberla fuera de la Tierra.

El agua “es una sustancia muy singular, tanto que no debería ser líquida a temperatura ambiente”, explica a El Independiente el investigador José María Fernández, uno de los firmantes del estudio publicado en Physical Review Letters. “Eso es debido a los enlaces o puentes que crea en su interior el hidrógeno”.

El hielo es menos denso que el agua líquida (su máxima densidad se alcanza con 4ºC), no como en otras sustancias primas del agua. “Es por ello que un cubito, al derretirse, no aumenta el nivel de agua de un vaso”. De igual forma, los casquetes helados que flotan no cambian el nivel de los océanos, con lo que se determina el clima terrestre. Análogamente, “los lagos se hielan de arriba a abajo. La capa superior aísla al resto, dejando que sea líquida por debajo”, ejemplifica Fernández. Esas propiedades “hicieron posible que la vida se mantuviese durante las glaciaciones en la Tierra”.

El agua debería ser gaseosa, pero su comportamiento molecular es casi un misterio

“El origen de esa anomalía se achaca a la peculiar estructura de puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua, aunque no hay una explicación detallada a nivel molecular. Una manera de ahondar en este conocimiento es estudiando la estructura del agua líquida subenfriada, que es aquella que permanece en estado líquido por debajo del punto de congelación”, explica Fernández.


El Nobel de 2016 recayó en quienes describieron las propiedades de la materia exótica. Es lo que llaman las transiciones de fase tipológica. No es exactamente lo que ocurre con el agua, pero muestra cómo al enfriarse mucho, hay sustancias en las que empiezan a ocurrir cosas verdaderamente extrañas. | Vídeo: M.V.

 

Ahora, olvidemos lo aprendido en el colegio: el agua se vuelve hielo por debajo de 0ºC. Eso sólo funciona en determinadas condiciones ambientales y con determinadas cantidades. “Cuanto más se enfría el agua por debajo de 0°C, más rápido se congela”, eso es verdad, apunta Fernández. La temperatura conseguida en su laboratorio es de récord. Pero simulaciones por ordenador, a -50ºC, sugieren que la cantidad de energía necesaria para mantener el agua líquida tiende a infinito. Sin embargo, este aspecto está por resolverse.

Récord de gotitas aceleradas en vacío

En el caso de Fernández, su trabajo supone un nuevo método para medir la temperatura de agua líquida con una precisión de +/-0,6 C°. El experimento consistió en alinear una serie de gotitas de apenas 5 micras. Las pusieron en una cámara de vacío y las aceleraron a 72 km/h. Sin aire a su alrededor, se enfriaron de golpe. Tanto, que lo normal es que se hubieran congelado. Pero, tras iluminarlas con un láser, vieron que seguían siendo líquidas. ¿Qué había pasado ahí dentro?

“Cuanto más se enfría el agua por debajo de 0°C, más inestable se vuelve respecto a su conversión en hielo, por eso el agua profundamente subenfriada es tan inaccesible”.

¿Para qué sirve esto? Por ahora no descongelará carreteras, pero nos acerca a manipular las entrañas de esta sustancia de la que dependemos para vivir. Nos permitirá comprender cómo ocurre este proceso de manera natural en las capas altas de la atmósfera. También aproximarnos a territorios en busca de vida extraterrestre. Es el caso de las lunas heladas Encélado (Saturno) o Europa (Júpiter), donde podría haber agua líquida bajo su gélida superficie congelada.