Os enigmáticos planetas do sistema solar exterior podem abrigar uma forma estranha de gelo de água que é simultaneamente um líquido e um sólido. Agora, pesquisadores criaram essa estranha "água superionica" aqui na Terra.
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O experimento acrescenta peso a uma teoria de que o gelo superiônico, que pode conduzir eletricidade como o metal, pode explicar os campos magnéticos assimétricos de Urano e Netuno. Os pesquisadores descrevem suas descobertas em um estudo publicado esta semana na revista Nature Physics.
Como Kenneth Chang relata para o The New York Times, a água é uma molécula ilusoriamente simples composta de apenas três átomos: dois hidrogênios e um oxigênio interligados em forma de V. Quando muitas moléculas de água se juntam, sua estrutura coletiva pode mudar dependendo do estado em que se encontram. No líquido, os Vs circulam. Durante o congelamento, eles se conectam em uma rede cristalina que é mais espaçosa, daí a tendência do gelo de se expandir.
Pesquisadores sondando as propriedades estruturais da água encontraram quase 20 formas diferentes de cristais de gelo, com moléculas de água organizadas em configurações de desordenadas a hexagonais a cúbicas. (Felizmente, nenhum deles tem as propriedades letais e congelamento do oceano do Ice-nine imaginário sonhado por Kurt Vonnegut para o Cat's Cradle .)
As moléculas de água do gelo superiônico são comprimidas tão fortemente que seus átomos de oxigênio formam uma estrutura rígida, escreve Change. Os átomos de hidrogênio, carregando uma carga positiva, ficam livres para fluir através dele. O fluxo de íons de hidrogênio também pode transportar corrente elétrica.
"É como se o gelo de água fosse parcialmente fundido", diz Raymond Jeanloz, um dos autores do artigo e professor de ciências da Terra e do planeta na Universidade da Califórnia, em Berkeley, ao The New York Times .
Para criar água superionic, Jeanloz e seus colegas comprimiram o gelo de água entre dois diamantes no Lawrence Livermore National Laboratory para 25.000 vezes as pressões que experimentamos na Terra, de acordo com um comunicado de imprensa do laboratório. O gelo sob pressão, em seguida, fez um passeio de avião através do país em bagagem de mão para chegar ao Laboratório de Laser Energetics da Universidade de Rochester, em Nova York. Seis feixes de laser intensos emitiram um pulso de luz ultravioleta na amostra, enviando ondas de choque que comprimiam a substância e a aqueciam.
Com cerca de 1, 9 milhão de vezes a pressão atmosférica, os pesquisadores observaram um pico de densidade e temperatura, escreve Emily Conover para a Science News . Essa mudança é uma evidência de que a amostra derretia, assim como os cálculos teóricos prediziam se fosse gelo superionico. A amostra também conduziu eletricidade.
Gigantes do gelo Urano e Netuno podem carregar gelo superionico em seus mantos, um fenômeno que geraria campos magnéticos que parecem diferentes de um gerado no centro de um planeta, como é a situação na Terra, escreve Chang para o The New York Times.
O experimento também pode ter implicações mais próximas de casa. Jeanloz diz ao The Times que o gelo superionico pode levar a novos materiais. "Quando alguém começa a validar esse tipo de previsão, dá esperança de que alguém possa começar a pensar em criar novos materiais", diz ele, "onde você me diz quais propriedades você quer, e alguém pode usar um computador agora para descobrir que tipo de material, que tipo de elementos você tem que juntar, e como eles teriam que ser empacotados juntos para criar essas propriedades ".
