Predicen una nueva fase de hielo superiónico

NASA

   MADRID, 23 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Científicos han predicho una nueva fase de hielo superiónica, una forma especial de hielo que podría existir en Urano y Neptuno, en un estudio teórico realizado por la Universidad de Princeton.

   "El hielo superiónico es este estado intermedio de la materia que en realidad no podemos relacionar con nada que sepamos, y por eso es interesante", explica Salvatore Torquato, profesor de química que dirigió conjuntamente el trabajo con su colega Roberto Car.

   A diferencia del agua o el hielo regular, en el hielo superiónico las moléculas de agua se disocian en átomos cargados llamados iones, los iones de oxígeno encerrados en una red sólida, mientras que los iones de hidrógeno se mueven como las moléculas en un líquido, informa la Universidad de Princeton.

   Publicado el 28 de agosto en la revista Nature Communications, la investigación reveló un nuevo tipo de hielo superiónico que ellos llaman fase P21/c-SI, que se produce a presiones aún más altas que en el interior de los planetas de hielo gigantes de nuestro sistema solar. Se piensa que otras dos fases de hielo superiónico que existen en los planetas son hielo superiónico cúbico de cuerpo centrado (BCC-SI) y, hielo superiónico de empaquetado compacto (CP-SI).

   Cada fase tiene una disposición única de iones de oxígeno que da lugar a propiedades distintas. Por ejemplo, cada una de las fases permite que los iones de hidrógeno fluyan de una manera característica. Los efectos de esta conductividad iónica pueden ser observados por los científicos planetarios en busca de hielo superiónico. "Estas propiedades únicas esencialmente podrían ser utilizadas como firmas de hielo superiónico", dijo Torquato.

   A diferencia de la Tierra, que tiene dos polos magnéticos (norte y sur), los gigantes de hielo pueden tener muchos polos magnéticos locales, que las teorías principales sugieren que pueden ser debidos al hielo superiónico y el agua iónica en el manto de estos planetas. En el agua iónica, ambos iones de oxígeno e hidrógeno muestran un comportamiento de tipo líquido. Los científicos han propuesto que el calor que emana hacia el exterior desde el núcleo del planeta puede pasar a través una capa interior de hielo superiónico, y por medio de convección, crear vórtices en la capa externa del agua iónica que dan lugar a campos magnéticos locales.

   Mediante el uso de simulaciones teóricas, los investigadores fueron capaces de modelar estados de hielo superiónico que serían difíciles de estudiar experimentalmente. Ellos simularon las presiones que estaban más allá de las presiones más altas posibles alcanzables en el laboratorio con instrumentos llamados células de yunque de diamante. La presión extrema se puede lograr a través de experimentos de ondas de choque, pero éstos se basan en la creación de una explosión y son difíciles de interpretar, explicó el profesor Car.

   Los investigadores calcularon la conductividad iónica de cada fase de hielo superiónica y encontraron un comportamiento inusual en la transición donde el cristal de baja temperatura, en el que tanto iones de oxígeno e hidrógeno están bloqueados juntos, se transforma en hielo superiónico.

   En los materiales superiónicos conocidos, en general, la conductividad puede cambiar, ya sea bruscamente (tipo I) o gradualmente (tipo II), pero el tipo de cambio será específico para el material. Sin embargo, el hielo superiónico deriva de la convención, mientras la conductividad cambia abruptamente con la temperatura a través del cristal a una transición superiónica de empaquetado compacto y continuamente en el cristal en la transición a P21/c-SI.