Durante generaciones, nuestra experiencia con el hielo se ha limitado a su forma más común: el hielo hexagonal (Ih), del tipo que enfría las bebidas y vuelve traicioneras las carreteras invernales. Pero los científicos están rompiendo estos límites familiares, creando más de 20 estructuras cristalinas exóticas de hielo que existen sólo bajo presiones y temperaturas extremas. Estas formas, que es poco probable que se encuentren en la vida cotidiana, revelan la asombrosa complejidad escondida dentro de la molécula más simple de la Tierra: el H₂O.
El sorprendentemente complejo mundo del agua
En el centro de todas las variedades de hielo se encuentra la propia molécula de agua, que consta de un átomo de oxígeno unido a dos átomos de hidrógeno en un ángulo de 104,5 grados. Lo que cambia entre las diferentes formas de hielo no es la molécula, sino cómo esas moléculas interactúan a través de enlaces de hidrógeno débiles. Estos enlaces, excepcionalmente sensibles a la temperatura y la presión, dictan la disposición en estructuras cristalinas.
Estas disposiciones pueden variar desde el prisma hexagonal del hielo común hasta redes cúbicas, romboédricas y tetragonales, todas dictadas por el comportamiento de esos enlaces de hidrógeno. Esta sensibilidad le da al agua lo que los investigadores llaman “comportamiento cuántico”, lo que significa que pequeños cambios en las condiciones pueden forzar a las moléculas a establecer relaciones dramáticamente diferentes.
Cómo los científicos crean hielo exótico
Para desbloquear estas formas ocultas, los científicos emplean condiciones extremas. Esto incluye aplicar presiones de hasta 3000 veces la presión atmosférica o enfriar agua a -330 °F (-200 °C) con aditivos como hidróxido de potasio, a veces durante semanas seguidas.
El último avance, publicado en Nature Materials, es Ice XXI, una estructura cristalina en bloques fugaz formada bajo una intensa compresión. Los investigadores observaron esta forma transitoria utilizando un láser de rayos X de electrones libres, esencialmente una cámara de alta velocidad capaz de capturar fenómenos que existen por meros momentos.
“Mirar las cosas a un ritmo muy, muy rápido nos permite observar fenómenos extraños y maravillosos”, explica Ashkan Salamat, químico físico de la Universidad de Nevada, Las Vegas.
Más allá de la Tierra: dónde podrían existir hielos exóticos
Si bien estas exóticas estructuras de hielo no se encuentran naturalmente en la Tierra, pueden estar presentes en el interior de planetas o lunas distantes. En lo profundo de Neptuno, o atrapadas dentro de lunas heladas, las presiones y temperaturas podrían permitir que se formen estas estructuras.
Por ahora, sin embargo, el laboratorio sigue siendo la principal frontera para el descubrimiento. Como señala Salamat, “todavía hay cosas nuevas y emocionantes que podemos descubrir”. Esta investigación amplía nuestra comprensión de la materia en condiciones extremas e insinúa el potencial de formas de hielo aún más extrañas que aún no se han encontrado.
La búsqueda de hielo exótico no es sólo un ejercicio académico. Revela propiedades fundamentales del agua y la materia misma, ampliando los límites de lo que creíamos posible en la molécula más simple pero más crucial del universo.
