O sólido ‘amorfo’ é mais denso e pode ser água ‘congelada no tempo’.
Os cientistas criaram um novo tipo de gelo que combina com a densidade e estrutura da água, talvez abrindo uma porta para o estudo das propriedades misteriosas da água.
“Pode ser água líquida congelada no tempo”, diz Martin Chaplin, especialista em estrutura de água da London South Bank University, que não participou do trabalho. “Pode ser muito importante”.
O gelo é chamado de gelo amorfo de média densidade. A equipe que o criou, liderada por Alexander Rosu-Finsen, da University College London (UCL), sacudiu gelo normal em um pequeno recipiente com bolas de aço inoxidável de um centímetro de largura a temperaturas de -200 ?C para produzir a variante, que nunca foi vista antes. O gelo apareceu como um pó granular branco que grudou nas bolas de metal. As descobertas foram publicadas na Science.
Moléculas aleatórias
Normalmente, quando a água congela, ela cristaliza e suas moléculas são arranjadas na conhecida estrutura sólida hexagonal que chamamos de gelo. O gelo é menos denso que sua forma líquida – uma propriedade incomum para um cristal. de congelamento, a água também pode solidificar em qualquer de duas dúzias de outros arranjos regulares. O gelo amorfo é diferente: não tem essa ordem. “Você tem muitas moléculas se juntando ao acaso”, diz Chaplin.
Dois tipos de gelo amorfo foram descobertos anteriormente, ambos no século XX. comprimindo o gelo comum em temperaturas semelhantes sob alta pressão. Embora nenhum tipo seja comum na Terra, ambos são abundantes no espaço. “Os cometas são grandes pedaços de gelo amorfo de baixa densidade”, diz Christoph Salzmann, químico CL da U e co -autor do último trabalho.
A equipe usou um moinho de bolas, uma ferramenta normalmente usada para moer ou misturar materiais no processamento mineral, para moer gelo cristalizado. Usando um recipiente com bolas de metal dentro, eles sacudiram uma pequena quantidade de gelo cerca de 20 vezes por segundo. As bolas de metal produziu uma ‘força de cisalhamento’ no gelo, diz Salzmann, quebrando-o em um pó branco.
Disparar raios-X no pó e medi-los à medida que ricocheteavam – um processo conhecido como difração de raios-X – permitiu à equipe descobrir sua estrutura. O gelo tinha uma densidade molecular semelhante à da água líquida, sem ordem aparente estrutura às moléculas – o que significa que a cristalinidade foi “destruída”, diz Salzmann. “Você está olhando para um material muito desordenado”.
Os resultados são “bastante convincentes”, diz Marius Millot, médico do Lawrence Livermore National Laboratory, na Califórnia. “Este é um ótimo exemplo de como ainda temos coisas a entender com a água”.
Os resultados correspondem aos modelos produzidos por cientistas da equipe da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, prevendo o que aconteceria se o gelo normal fosse quebrado dessa maneira. que foi previamente congelado como gelo cristalizado. Investigar isso exigirá mais trabalho.
Grandes implicações
Se confirmada, a nova forma de gelo poderá permitir estudos sobre a água de uma maneira que não era possível antes. “A água líquida é um material estranho”, diz Chaplin. “Ainda não sabemos tanto sobre ela quanto gostaríamos Por exemplo, comumente se pensa que a água é composta de duas formas, água de baixa densidade e água de alta densidade, combinando com as variantes previamente conhecidas de gelo amorfo. A descoberta de um gelo amorfo de média densidade poderia desafiar essa ideia.
“Se o gelo amorfo de densidade média estiver realmente conectado à água líquida, isso implicaria que esse modelo está incorreto”, diz Salzmann. “Isso poderia abrir um novo capítulo na pesquisa do gelo”.
Também há implicações para a compreensão de outros mundos. Algumas luas em nosso Sistema Solar, como Europa, lua de Júpiter, e Encélado, lua de Saturno, têm superfícies geladas. poderia produzir gelo amorfo de média densidade entre eles através do mesmo processo de cisalhamento que os pesquisadores usaram.
O aumento da densidade pode criar lacunas na superfície, produzindo interrupções nas luas à medida que o gelo racha. “Haveria um colapso maciço do gelo”, diz Salzmann. “Isso poderia ter implicações graves para a geofísica das luas geladas .”
Isso poderia, por sua vez, ter implicações para a habitabilidade potencial dos oceanos de água líquida que se encontram sob as superfícies de gelo nessas luas. “Uma das coisas principais sobre essas luas é se você pode ter uma interface entre a água líquida e as rochas – é aqui que a vida pode surgir”, diz Millot. “O gelo amorfo pode ter um papel que precisamos entender.”
Publicado em 10/02/2023 07h58
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