El hielo es mucho más complejo de lo que la mayoría de nosotros creemos, con más de 20 tipos diferentes conocidos por la ciencia en diferentes combinaciones de presión y temperatura. El tipo que utilizamos para enfriar nuestras bebidas se conoce como Ice Eye y es una de las pocas formas de hielo que se encuentran naturalmente en la Tierra. Investigadores en Japón descubrieron recientemente otro tipo de hielo: el Hielo 0, una forma inusual de hielo que puede formar cristales de hielo en agua sobreenfriada.
La formación de hielo cerca de la superficie del agua líquida puede comenzar a partir de diminutos 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 han demostrado que estas estructuras similares al hielo 0 pueden hacer que las gotas de agua se acumulen cerca de su superficie en lugar de en su núcleo. El descubrimiento resuelve un antiguo enigma y podría ayudar a redefinir nuestra comprensión de cómo se forma el hielo.
La cristalización del hielo, conocida como nucleación del hielo, suele producirse de otra manera, es decir, sobre una superficie sólida. Por lo general, se espera que esto ocurra en la superficie de un recipiente con 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 la misma estructura en forma de anillo característica que el hielo 0.
“Las simulaciones mostraron que es más probable que una gota de agua cristalice cerca de la superficie libre en condiciones isotérmicas”, dijo Gang Sun, autor principal del estudio. “Esto resuelve un debate de larga data sobre si la cristalización ocurre más fácilmente en la superficie o internamente”.
Los precursores del hielo 0 tienen una estructura similar a la del agua sobreenfriada, lo que permite que las moléculas de agua cristalicen más fácilmente a partir de ella, sin la necesidad de formar directamente estructuras de hielo regulares. 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 este precursor, las estructuras similares al hielo 0 se reorganizan rápidamente en el hielo más familiar I.
El autor principal, Hajime Tanaka, enfatizó las amplias implicaciones de este estudio y señaló que “se espera que los hallazgos sobre el proceso de cristalización superficial del agua contribuyan significativamente a varios campos, incluidos los estudios climáticos y la ciencia de los alimentos, donde la cristalización del agua juega un papel fundamental”. .”
Una comprensión más detallada del hielo y cómo se forma puede proporcionar información invaluable sobre muchas áreas de estudio. Este trabajo puede ser de particular importancia, por ejemplo, en meteorología, donde la formación de hielo a través de precursores como el hielo 0 puede tener un efecto más notable en pequeñas gotas de agua, como las nubes. La tecnología de detección de nieve también puede tener beneficios, desde la ciencia de los alimentos hasta el aire acondicionado.