Descubren que el hielo no se forma del modo que creíamos

Pero un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio acaba de descubrir que el hielo comienza a formarse cerca de la superficie del agua a través de estructuras muy similares a un tipo de hielo poco común descubierto recientemente: el 'hielo 0', una forma muy poco corriente y que induce la congelación del agua de un modo que no se conocía.

Se sabe que la formación de hielo cerca de la superficie del agua puede empezar a partir de diminutos precursores cristalinos, y resulta que esos precursores tienen una estructura muy similar a la del 'hielo 0'. En un estudio recién publicado en 'Nature Communications', los investigadores japoneses demuestran que estas estructuras pueden provocar que una gota de agua se congele cerca de su superficie en lugar de en su núcleo. Un descubrimiento que 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 ocurrir en una superficie sólida, como en en la superficie helada de una masa de agua, justo donde el líquido se encuentra con el sólido. Sin embargo, la nueva investigación muestra que la cristalización del hielo también puede ocurrir algo por debajo de la superficie, donde sólo hay agua líquida. Aquí, el hielo se nuclea alrededor de pequeños precursores con la misma estructura en forma de anillo característica del hielo 0.

«Las simulaciones - afirma Gang Sun, coautor principal del estudio- han demostrado que, en condiciones isotérmicas, es más probable que una gota de agua cristalice cerca de la superficie libre. Lo cual resuelve un antiguo debate sobre si la cristalización se produce más fácilmente en la superficie o internamente».

Los precursores del hielo 0 tienen una estructura muy similar a la del agua sobreenfriada, lo que permite que las moléculas de agua cristalicen más fácilmente, sin necesidad de adoptar directamente la estructura del hielo normal. Los diminutos precursores del hielo 0 se forman espontáneamente, como resultado de los efectos de presión negativa provocados por la tensión superficial del agua. Una vez que comienza la cristalización, las estructuras similares al hielo 0 se reorganizan rápidamente en el hielo más familiar.de tipo I.

Hajime Tanaka, también coautor principal del artículo, señala el amplio alcance de este estudio y afirma que «se espera que los hallazgos sobre el mecanismo de cristalización superficial del agua contribuyan significativamente a varios campos, incluidos los estudios climáticos y las ciencias alimentarias, donde la cristalización del agua juega un papel crítico».

Una comprensión más detallada del hielo y de cómo se forma, en efecto, puede brindar información valiosa sobre una amplia variedad de áreas de estudio. En meteorología, por ejemplo, la formación de hielo a través de precursores similares al hielo 0 puede tener un efecto mucho más notable en pequeñas gotas de agua como las que se encuentran en las nubes. Comprender el hielo también puede tener beneficios en la tecnología, desde las ciencias de los alimentos hasta el aire acondicionado.