Cientistas descobrem uma nova forma estranha de gelo que pode mudar a forma como pensamos sobre a água: WebCuriosos
Cientistas agitando água congelada normal em uma jarra de bolas de aço ultrafrias descobriram uma forma de gelo até então desconhecida, mais próxima da água líquida do que qualquer outro gelo até então.
Este é o gelo amorfo, uma forma não encontrada na natureza na Terra. Isso ocorre porque seus átomos não estão dispostos em um padrão cristalino repetitivo, mas em uma confusão desordenada, uma confusão atômica.
Mas o gelo amorfo que emerge das experiências da equipa, um processo chamado moagem de bolas, é diferente de qualquer gelo amorfo alguma vez visto.
O gelo amorfo geralmente tem baixa densidade, cerca de 0,94 gramas por centímetro cúbico, ou alta densidade, começando com 1,13 gramas por centímetro cúbico. O novo gelo tem uma densidade de 1,06 gramas por centímetro cúbico – atingindo uma densidade incrivelmente próxima da densidade da água, de 1 grama por centímetro cúbico.
Pesquisadores liderados pelo químico Alexander Rosu-Finsen, ex-University College London, no Reino Unido, nomearam a nova forma de gelo amorfo de média densidade (MDA).
“A água é a base de toda a vida. A nossa existência depende dela, lançamos missões espaciais em busca dela, mas do ponto de vista científico ela é mal compreendida”, diz o químico Christoph Salzmann da University College de Londres.
“Conhecemos 20 formas cristalinas de gelo, mas apenas dois tipos principais de gelo amorfo foram descobertos anteriormente, conhecidos como gelos amorfos de alta e baixa densidade. Existe uma enorme lacuna de densidade entre eles e a sabedoria aceita é que não existe gelo dentro dessa lacuna de densidade”, explica Salzmann.
“Nosso estudo mostra que a densidade do MDA está precisamente dentro desta lacuna de densidade e esta descoberta pode ter consequências de longo alcance para a nossa compreensão da água líquida e suas muitas anomalias.”
A água, sem rodeios, é simplesmente estranha. Por ser tão onipresente e necessário para a nossa sobrevivência, não tendemos a pensar muito sobre isso, mas não segue as mesmas regras que outros líquidos.
É um solvente universal; isto é, muitas outras substâncias se dissolvem nele com muita facilidade. A sua tensão superficial é invulgarmente elevada em comparação com outros líquidos, tal como o seu ponto de ebulição.
E a sua densidade sob condições de arrefecimento é talvez a coisa mais estranha de todas: à medida que a maioria dos fluidos congela, a sua densidade aumenta. A água faz o oposto: torna-se menos densa, o que significa que a água gelada é geralmente menos densa que a água. É por isso que os cubos de gelo flutuam na sua bebida.
Mas nem todo gelo é criado da mesma forma. Aqui na Terra, o gelo assume naturalmente uma forma cristalina, com os seus átomos dispostos num padrão hexagonal repetido. É por isso que os flocos de neve tendem a ser hexagonais. No quase vácuo do espaço, entretanto, o gelo é geralmente amorfo, porque os átomos não retêm energia térmica suficiente para se movimentar em uma estrutura cristalina.
A diferença de densidade no gelo amorfo foi fundamental para a nossa compreensão da água. Na verdade, pesquisas e simulações anteriores descobriram que a divisão poderia significar que a água existe como dois líquidos separados a temperaturas muito baixas, coexistindo até como o petróleo e, bem, a água, em vez de se misturar se as condições fossem adequadas. Ei, a água fez coisas mais estranhas.
Mas então Rosu-Finsen e seus colegas conseguiram algumas bolas de aço. Moagem de bolas é uma técnica industrial usada para moer ou misturar materiais. Os pesquisadores usaram nitrogênio líquido para resfriar uma jarra de moagem a -200 graus Celsius (-328 graus Fahrenheit), adicionaram água gelada normal e agitaram as coisas.
“Sacudimos o gelo loucamente por muito tempo e destruímos a estrutura cristalina”, Rosu-Finsen explica. “Em vez de acabarmos com pedaços menores de gelo, percebemos que havíamos criado um tipo de coisa totalmente novo, com algumas propriedades notáveis.”
O que essas propriedades significam ainda não está totalmente claro. O MDA pode ser um estado “vítreo” da água líquida, sugerem os pesquisadores. Embora o gelo amorfo não se forme na natureza, existem outros sólidos amorfos; o vidro é um deles e é simplesmente uma forma sólida de dióxido de silício líquido. Mas o MDA também pode ser simplesmente gelo cristalino fortemente cortado.
Sugere, sim, que os nossos modelos existentes de água precisam de ser reexaminados, a fim de descobrir onde o MDA se enquadra no quadro. Mas já se mostra promissor para explicar algumas das formas como a água gelada se comporta no Universo.
Os pesquisadores fizeram experiências para ver o que acontece quando o MDA recristaliza, comprimindo-o e aquecendo-o. Eles descobriram que este processo libera uma quantidade surpreendente de energia, sugerindo que o MDA poderia desempenhar um papel na atividade tectônica em mundos incrustados de gelo como Lua jupiteriana Ganimedes.
E a descoberta também mostra potencial para futuras experiências e sondagens sobre as propriedades peculiares da água.
“Mostramos que é possível criar o que parece ser um tipo de água em stop-motion”, diz a química Andrea Sella da University College de Londres.
“Esta é uma descoberta inesperada e bastante surpreendente.”
A pesquisa foi publicada em Ciência.
