Cientistas criaram um tipo de ”gelo” que pode resistir à temperaturas semelhantes às do sol

Cientistas há pouco tempo reconheceram a existência da água congelada superiônica, que pode permanecer sólida mesmo a milhares de graus de calor. Essa forma bizarra de gelo só é possível graças a uma pressão gigantesca. Tal descoberta pode ajudar os pesquisadores a compreenderem a estrutura interna de planetas gigantes de gelo, como Urano e Netuno.

Na Terra, os pontos de ebulição e congelamento variam bem pouco, geralmente fervendo quando está muito quente, e congelando quando está muito frio. Mas ambas as alterações de estado acontecem devido a pressão. Isso explica o fato do ponto de ebulição da água ser menor em maiores altitudes.

No vácuo do espaço, a água não existe em sua forma líquida. Ela ferve e evapora imediatamente, mesmo com a temperatura a -270ºC. Essa é a temperatura média do Universo. No entanto, os cientistas teorizam que, em ambientes de altíssima pressão, ocorre o oposto. A água se solidificaria, mesmo em temperaturas extremamente altas.

A descoberta

E foi exatamente isso o que observaram pela primeira vez os cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Tudo foi detalhado em um artigo publicado no ano passado. Eles conseguiram criar o que foi chamado de Gelo VII, que é a forma cristalina de gelo em uma pressão atmosférica de até 30 mil vezes a da Terra.

O gelo resultante da experiência tinha um fluxo condutivo de íons, ao invés de elétrons, o que fez com que eles o chamassem de gelo superiônico. Em experimentos de acompanhamento, eles puderam confirmar isso. Eles propuseram então que esse gelo fosse chamado de Gelo XVIII.

Na experiência anterior, a equipe só pôde observar propriedades gerais, como energia e temperatura. Alguns detalhes mais sutis da estrutura interna permaneciam vagos. Usando pulsos de laser e difração de raios X eles conseguiram revelar a estrutura cristalina do gelo.

“Queríamos determinar a estrutura atômica da água superiônica”, disse a física Federica Coppari do LLNL. “Mas, dadas as condições extremas em que se prevê que este estado indescritível da matéria seja estável, comprimir a água a tais pressões e temperaturas e, simultaneamente, obter instantâneos da estrutura atômica foi uma tarefa extremamente difícil, que exigiu um projeto experimental inovador”.

Para chegar a esse resultado, os cientistas seguiram esta fórmula. Primeiro, uma fina camada de água é colocada entre duas bigornas de diamante. Logo depois, seis imensos lasers são usados para gerar uma série de ondas de choque cuja intensidade é progressiva para comprimir a água a pressões de 1 a 4 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra.

Os experimentos

Ao mesmo tempo, eles expuseram a água a temperaturas entre 1650ºC e 2760º C. Para termos uma noção, a temperatura da superfície do Sol é de 5.505ºC. Esperava-se que a água congelasse quando fosse comprimida. Porém, como as condições de pressão e temperatura só podiam ser mantidas por uma fração de segundos, os pesquisadores não tinham certeza se os cristais de gelo se formariam.

Eles então criaram uma onda de plasma que gerou um raio X no momento exato. Isso difratou os cristais no interior, mostrando que a água comprimida estava congelada e estável.

“Os padrões de difração de raios-X que medimos são uma assinatura inequívoca para cristais de gelo densos formados durante a compressão ultra rápida da onda de choque demonstrando que a nucleação de gelo sólido a partir de água líquida é rápida o suficiente para ser observada na escala de nanossegundos do experimento”, disse Coppari.

Tais raios X mostram uma estrutura nunca antes vista – cristais cúbicos com átomos de oxigênio em cada canto e um átomo de oxigênio no centro de cada face. Encontrar evidência direta da existência de uma rede cristalina de oxigênio traz a última peça que faltava para o quebra-cabeça em relação à existência de gelo de água superionico”, disse o físico Marius Millot, do LLNL. “Isso dá força adicional à evidência da existência de gelo superiônico que coletamos no ano passado”.

Esse resultado pode ajudar a compreender como gigantes de gelo podem ter campos magnéticos tão estranhos, inclinados em ângulos incomuns e com equadores que não circundam o planeta. Antes, os pesquisadores acreditavam que esses planetas possuíam ao invés de um ponto, um oceano de água iônica e amônia.

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