Descubren el hielo negro ultracaliente, un nuevo y extraño estado de la materia

En la naturaleza, se puede observar el agua en tres fases distintas: líquida, sólida y gaseosa. Sin embargo, durante décadas, los científicos creen que en las profundidades de la Tierra las moléculas de este elemento pueden adquirir formas extrañas que desafíen toda lógica.

Ahora, un nuevo y extraño estado de la materia ha sido descubierto por primera vez durante un experimento en la Universidad de Chicago. Se trata del hielo superiónico, el cual se cree existe bajo las condiciones de temperatura y presión del centro de la Tierra y en el interior de otros planetas gigantes helados.

A diferencia del hielo común de la nevera o los polos, el hielo superiónico es negro, ultracaliente y pesa incluso más que el normal asegura el geofísico Vitali Prakapenka, autor principal de la investigación.

Este estado de la materia, que había sido teorizado hace tres décadas, fue comprobado por primera vez en un experimento de 2018 que duró nanosegundos. Sin embargo, en el ensayo más reciente alcanzó una forma estable durante microsegundos, una fracción de tiempo suficiente para apreciar su transformación y ser estudiado a detalle.

Condiciones extremas de presión y calor

En el experimento, detallado en un artículo de la revista Nature Physics, los científicos exprimieron una gota de agua bajo la presión de dos diamantes —el mineral más duro de la Tierra— y luego sometieron la muestra al calor de rayos láseres.

Esta simulación fue extrema, ya que la presión excedió 3,5 millones de veces a la de la atmósfera terrestre y el calor fue incluso mayor que el de la superficie del Sol. Después de aquel paso, detectaron cómo se organizaban los átomos en el interior del hielo mediante rayos X.

El equipo se llevó una sorpresa: en ese estado el hielo se volvió menos denso y era de color negro. Además, aseguran que esta fase apareció en presiones más bajas de las que demostró el estudio anterior: a 20 gigapascales de presión en vez de 50.

¿Nuevo estado de la materia o nueva fase del agua?

Por definición, el agua es la agrupación inseparable de dos átomos de hidrógeno con uno de oxígeno, por esa razón su nombre químico H2O. Sin embargo, a distintas temperaturas y presiones como en el interior del planeta, el agua puede mutar.

Por ejemplo, los científicos han descrito hasta la fecha 18 fases de hielo que podrían existir en el interior de la Tierra. Pero el hielo superiónico no comparte ninguna característica similar a otras formas de agua y por esa razón algunos la catalogan como un nuevo estado de la materia.

Según Paprenka, aquí las dos moléculas de agua se rompen y producen que los átomos de hidrógeno fluyan en el interior de una red cúbica de átomos de oxígeno. “Es como una red sólida de átomos de oxígeno que alberga un océano de átomos de hidrógeno flotantes”, sostuvo el líder del estudio.

Debido a esa “jaula” de átomos de hidrógeno, la luz no puede atravesar el hielo y así le da su apariencia oscura.

Según el equipo, los iones de hidrógeno libres del hielo superiónico cumplen un papel fundamental en el mantenimiento de los campos magnéticos de nuestro planeta, que impiden que la radiación solar sea peligrosa. Por eso, ahora se preguntan si su presencia en otros planetas como Neptuno, Urano o incluso otros más lejanos pueden sugerir un rastro de vida extraterrestre.