Sabia que existem 18 formas de estrutura de gelo? E descobriram mais uma

Em dias muito quentes, nada melhor do que pegar gelo e colocar na água ou no refrigerante para refrescar. Mas o que você talvez não saiba é que aquela pedrinha que você tira do freezer é apenas uma das 18 formas de estruturas de gelo conhecidas. E, agora, os cientistas acabaram de descobrir a 19ª forma.

Nem todo gelo é igual a água, com o arranjo das moléculas variando significativamente com base nas condições de temperatura e pressão sob as quais se forma. Os cientistas já conheciam 18 dessas fases distintas do gelo, sendo algumas naturais (o floco de neve é uma delas) e outras vistas apenas em laboratório.

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Mas há três anos uma equipe de pesquisadores ajustou uma das estruturas de gelo existentes e a transformou em algo que chamaram de gelo Beta-XV. Agora, em artigo publicado na revista Nature, eles determinaram a estrutura de cristal exata, encontrando a designação de gelo 19, destacou o site Science Alert.

Como foi feito?

O gelo que temos no congelador ou que vemos cair em forma de granizo é o natural e mais comum na Terra, chamado de gelo I. Seus átomos de oxigênio ficam dispostos em uma grade hexagonal, mas a estrutura é geometricamente frustrada, com os átomos de hidrogênio muito mais desordenados.

Quando essa formação de gelo é resfriada de uma forma determinada, os átomos de hidrogênio podem se ordenar periodicamente, além dos átomos de oxigênio. É dessa forma que os cientistas em um laboratório conseguem criar diferentes fases de gelo, com redes de moléculas cristalinas e muito mais ordenadas que a forma original.

Assim, uma equipe da Universidade de Innsbruck, na Áustria, estava trabalhando há algum tempo com a fase de gelo IV, uma das formas que podem ser encontradas na natureza, mas apenas sob pressões muito altas, na casa de 10 mil vezes maiores que no nível do mar — como as encontradas no manto da Terra ou no núcleo de Lua de Saturno chamada Titã

Assim como o gelo I, o gelo IV também é relativamente desordenado — a forma ordenada dele é chamada de gelo XV, descoberta há cerca de uma década. Para essa mudança de estrutura acontecer, o gelo XV foi criado a partir de resfriamento a -143 graus Celsius e pressão em torno de 1 gigapascal (pressão equivalente a mais ou menos 10 mil atmosferas).

A partir dessa fase, os pesquisadores criaram mais uma etapa, diminuindo o resfriamento a -170 graus Celsius e elevando a pressão para 2 gigaspascais, criando o gelo que foi rotulado como Beta-XV, a 19ª estrutura.

A validação desse processo foi o maior desafio dos cientistas, já que exigia que a água "normal" fosse substituída por água "pesada". O hidrogênio normal não possui nêutrons no núcleo, enquanto a água pesada possui átomos do deutério no lugar de átomos de hidrogênio comuns. Essa estrutura possui um nêutron no núcleo.

Para descobrir a ordem dos átomos em uma estrutura de cristal, os cientistas precisam espalhar nêutrons dos núcleos, de forma que os átomos normais de hidrogênio não os cortem. Foi então que o estudante de doutorado Tobias Gasser decidiu adicionar uma pequena porcentagem de água normal à água pesada, o que acelerou imensamente o processo.

A ideia do estudante permitiu que a equipe obtivesse os dados de nêutrons para montar a estrutura do cristal. Como eles verificaram que era distinto da estrutura do XV, esse gelo ganhou um lugar oficial como a 19ª fase conhecida.

Por que é importante?

Segundo os cientistas, a descoberta gerou o primeiro par de fases irmãs, ou seja, as primeiras conhecidas que têm a mesma estrutura de rede de oxigênio, mas com arranjos diferentes de átomos de hidrogênio.

De acordo com a pesquisa, é primeira vez que se descobriu que é possível realizar a transição entre duas formas de gelo ordenadas em experimentos.

Além disso, vai auxiliar os cientistas a entender melhor como o gelo se forma e se comporta em condições alienígenas muito diferentes das encontradas na Terra.