El hielo es más complejo de lo que la mayoría de nosotros creemos, con más de 20 tipos diferentes conocidos por la ciencia, que se forman bajo diferentes combinaciones de presión y temperatura. El tipo que utilizamos para enfriar nuestras bebidas se llama Ice I y es una de las pocas formas de hielo que existe de forma natural en la Tierra. Investigadores en Japón descubrieron recientemente otro tipo de hielo: el Hielo 0, una forma inusual de hielo que puede favorecer la formación de cristales de hielo en agua súper fría.
La formación de hielo cerca de la superficie del agua líquida puede comenzar a partir de pequeños precursores cristalinos con un tipo raro de estructura similar al hielo, conocido como hielo 0. En un estudio publicado este mes comunicación de la naturaleza, Investigadores del Departamento de Investigación de Cooperación Social “Ciencia de Protección contra las Heladas” del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio, demostraron que estas estructuras tipo hielo 0 pueden hacer que una gota de agua se congele cerca de su superficie en lugar de su centro. El descubrimiento resuelve un enigma de larga data y podría ayudar a remodelar nuestra comprensión de cómo se forma el hielo.
La cristalización del hielo, conocida como nucleación del hielo, suele producirse de forma asimétrica, es decir, sobre una superficie sólida. Generalmente se espera que esto ocurra en la superficie del recipiente de agua, donde el líquido se encuentra con el sólido. Sin embargo, esta nueva investigación muestra que la cristalización del hielo también puede ocurrir justo debajo de la superficie del agua, donde se encuentra con el aire. Aquí, el hielo se nuclea alrededor de precursores más pequeños con una estructura característica en forma de anillo similar al Hielo 0.
“Las simulaciones muestran que es más probable que las gotas de agua cristalicen en condiciones isotérmicas cerca de la superficie libre”, dice Geng Sun, autor principal del estudio. “Esto resuelve un debate de larga data sobre si la cristalización ocurre más fácilmente en la superficie o internamente”.
La estructura del precursor de Ice 0 es muy similar a la del agua superenfriada, lo que permite que las moléculas de agua cristalicen más fácilmente sin tener que formar una estructura de hielo regular. Los pequeños precursores del hielo 0 se forman espontáneamente como resultado de los efectos de presión negativa causados por la tensión superficial del agua. Una vez que comienza la cristalización a partir de estos precursores, estructuras similares al hielo 0 se reorganizan rápidamente en el hielo más familiar I.
El autor principal, Hajime Tanaka, enfatizó las implicaciones de amplio alcance del estudio y dijo: “Se espera que los hallazgos sobre el mecanismo de cristalización del agua superficial hagan contribuciones significativas a una variedad de campos, incluidos los estudios climáticos y las ciencias alimentarias, donde la cristalización del agua juega un papel importante”. papel importante.”
Una comprensión más detallada del hielo y cómo se forma puede proporcionar información invaluable sobre diversos campos de estudio. Este trabajo puede ser de particular importancia en meteorología, por ejemplo, donde el efecto de la formación de nieve por precursores como el hielo 0 puede ser más pronunciado en pequeñas gotas de agua que se encuentran en las nubes. Comprender la nieve también puede tener beneficios en la tecnología, desde las ciencias de los alimentos hasta el aire acondicionado.
