Un equipo de físicos logró producir una forma de hielo que existe a temperaturas superiores a 2.000 grados Celsius, pero solamente bajo presiones extremadamente altas.
A esas temperaturas, el agua normalmente sería vapor. Sin embargo, cuando la presión alcanza millones de veces la atmosférica, su comportamiento cambia de manera radical.
El experimento recreó condiciones parecidas a las que podrían existir en el interior profundo de Urano y Neptuno, los llamados gigantes helados del Sistema Solar.
El trabajo fue publicado en Physical Review Letters y describe una nueva estructura del hielo superiónico, una fase extraña que combina características sólidas y líquidas.
En el hielo superiónico, los átomos de oxígeno permanecen organizados en una estructura cristalina rígida, mientras los núcleos de hidrógeno pueden desplazarse entre ellos libremente.
Eso significa que una parte del material mantiene una estructura sólida, mientras otra se mueve como un líquido, incluso bajo temperaturas que destruirían el hielo común.
Para crear estas condiciones, los investigadores colocaron pequeñas muestras de agua entre dos puntas de diamante capaces de comprimirlas hasta alcanzar presiones enormes dentro de un laboratorio.
Después calentaron las muestras con láseres hasta unos 2.630 kelvins, equivalentes a aproximadamente 2.357 grados Celsius, mientras mantenían presiones superiores a 200 gigapascales en laboratorio.
Esa presión supera dos millones de veces la presión atmosférica terrestre y se acerca a las condiciones que podrían encontrarse en regiones profundas de planetas gigantes.
Mientras comprimían y calentaban el agua, los científicos utilizaron rayos X muy intensos para observar cómo cambiaba la organización interna de los átomos de oxígeno.
Así detectaron una disposición llamada hexagonal compacta, o hcp, que había sido predicha mediante modelos teóricos, pero no observada claramente en experimentos anteriores.
En esta estructura, los átomos de oxígeno se acomodan en capas muy densas siguiendo un patrón diferente al de otras formas conocidas de hielo superiónico.
Los resultados indican que esta estructura comienza a dominar por encima de unos 200 gigapascales y 1.800 kelvins, cuando el material entra en régimen superiónico.
A presiones y temperaturas menores, los investigadores también observaron otra estructura conocida como cúbica centrada en las caras, identificada anteriormente en experimentos con hielo extremo.
A medida que aumentaban la presión y la temperatura, la señal de esa estructura disminuía mientras la nueva organización hexagonal se volvía cada vez más dominante.
En las condiciones más extremas del experimento, a 219 gigapascales y 2.630 kelvins, la señal de la estructura hexagonal dominaba claramente sobre la anterior.
El descubrimiento importa porque los científicos creen que enormes cantidades de hielo superiónico podrían existir en las capas profundas de Urano y Neptuno.
Estas formas de hielo pueden conducir electricidad de maneras particulares, algo que podría influir en cómo se generan los extraños campos magnéticos de ambos planetas.
Urano y Neptuno tienen campos magnéticos inclinados, descentrados y mucho más complicados que el terrestre, algo que los modelos planetarios todavía intentan explicar completamente.
Los investigadores ahora necesitan medir propiedades como la conductividad eléctrica y la resistencia mecánica de esta nueva fase para comprender mejor su posible papel dentro planetario.