En medio de la temporada conocida por transformar Nebraska en una pista de hielo al aire libre, un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Nebraska-Lincoln ha predicho una nueva forma molecular de las cosas resbaladizas que incluso la Madre Naturaleza nunca ha tenido.
El hielo propuesto, que los investigadores describen en un estudio del 12 de febrero de 2016 en la revista Avances científicos , sería aproximadamente un 25 por ciento menos denso que una forma sin precedentes sintetizada por un equipo europeo en 2014.
Si el hielo se puede sintetizar, se convertiría en la 18a forma de agua cristalina conocida, y la primera descubierta en los Estados Unidos desde antes de la Segunda Guerra Mundial.
"Realizamos muchos cálculos centrados en si este no es solo un hielo de baja densidad, sino quizás el hielo de menor densidad hasta la fecha", dijo Xiao Cheng Zeng, profesor de química de la Universidad de Ameritas, coautorel estudio "Mucha gente está interesada en predecir una nueva estructura de hielo más allá del estado del arte"
Este nuevo hallazgo representa lo último en una larga línea de investigación relacionada con el hielo de Zeng, quien descubrió previamente un "Nebraska Ice" bidimensional que se contrae en lugar de expandirse cuando se congela bajo ciertas condiciones.
El estudio más reciente de Zeng, que fue codirigido por Jijun Zhao de la Universidad Tecnológica de Dalian, utilizó un algoritmo computacional y una simulación molecular para determinar los rangos de presión extrema y temperatura bajo las cuales el agua se congelaría en la configuración prevista. Esa configuración toma la formade un clatrato - esencialmente una serie de moléculas de agua que forman una estructura parecida a una jaula.
Durante mucho tiempo se creía que estas jaulas podían mantener su integridad estructural solo cuando albergaban "moléculas invitadas" como el metano, que llena una gran cantidad de clatratos naturales encontrados en el fondo del océano y en el permafrost. Sin embargo, al igual que el equipo europeo antes que ellos,Zeng y sus colegas han calculado que su clatrato mantendría su estabilidad incluso después de que sus moléculas invitadas hayan sido expulsadas.
Sintetizar realmente el clatrato requerirá un poco de esfuerzo. Según los cálculos del equipo, el nuevo hielo se formará solo cuando las moléculas de agua se coloquen dentro de un espacio cerrado que esté sujeto a una presión ultra alta que se expande hacia afuera.
¿Cuánto? A menos-10 Fahrenheit, el recinto debería estar rodeado por una presión de expansión aproximadamente cuatro veces mayor que la que se encuentra en la trinchera más profunda del Océano Pacífico. A menos-460, esa presión debería ser aún mayor- aproximadamente la misma cantidad experimentada por una persona que carga 300 aviones jumbo al nivel del mar.
Las moléculas invitadas tendrían que extraerse a través de un proceso de aspiración iniciado por el equipo europeo, que Zeng atribuyó a inspirar a su propio grupo para llevar a cabo el nuevo estudio.
Sin embargo, Zeng dijo que las maravillas del hielo ordinario, el tipo que ha cubierto la Tierra durante miles de millones de años, también han motivado la investigación de su equipo.
"El agua y el hielo son siempre interesantes porque tienen tanta relevancia para los seres humanos y la vida", dijo Zeng. "Si lo piensas, la baja densidad del hielo natural protege el agua debajo de él; si fuera más denso, el agua seríase congela de abajo hacia arriba, y ninguna especie viva podría sobrevivir. Por lo tanto, la combinación de la Madre Naturaleza es tan perfecta "
Si se confirma, la nueva forma de hielo se llamará "Ice XVII", una peculiaridad de denominación que resultó de que los científicos denominen las dos primeras formas identificadas como "Ice I"
Zeng y Zhao fueron coautores del estudio Science Advances con el investigador postdoctoral UNL Chongqin Zhu; Yingying Huang, investigador visitante de la Universidad Tecnológica de Dalian; e investigadores de la Academia de Ciencias de China y la Universidad de Ciencia y Tecnología de China.
La investigación del equipo fue financiada en parte por la National Science Foundation y realizada con la asistencia del Centro de Computación de Holanda de UNL.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nebraska-Lincoln . Original escrito por Scott Schrage. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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