Nova fase do gelo XXI é descoberta com o maior laser de raios X

Uma fase incomum do gelo foi identificada em testes com o maior laser de raios X do mundo. Trata-se do gelo XXI, um tipo estranho que surge à temperatura ambiente quando a água é submetida a pressão extrema.

Onde o gelo XXI se encaixa entre as fases do H₂O

Na Terra, o gelo sólido que vemos no dia a dia é classificado tecnicamente como gelo I - mas ele está longe de ser o único. Se água comum (H₂O) for exposta a diferentes combinações de temperatura e pressão, pode assumir mais de 20 fases distintas; em um cenário hipotético, até alienígenas em Netuno poderiam estar colocando gelo XVIII em suas bebidas.

Estrutura cristalina do gelo XXI

O gelo XXI é o integrante mais recente dessa lista. Ele apresenta uma estrutura cristalina tetragonal, com unidades repetidas relativamente grandes formadas por 152 moléculas de água, o que o diferencia de todas as outras fases de gelo conhecidas.

Como o XFEL Europeu gerou o gelo XXI sob pressão extrema

Não dá para produzir alguns cubos “sofisticados” de gelo XXI no freezer de casa - nem em qualquer tipo de freezer, na verdade.

Para obtê-lo, os cientistas recorreram a uma célula de bigorna de diamante na instalação XFEL Europeu, na Alemanha, comprimindo a água até pressões de 2 gigapascais (cerca de 20.000 vezes a pressão do ar ao nível do mar) em 10 milissegundos.

Em seguida, aliviaram a pressão de modo relativamente lento - ao longo de um segundo - e repetiram o procedimento. Durante todo o processo, os raios X registraram um milhão de imagens por segundo, permitindo acompanhar as mudanças na estrutura cristalina.

Caminhos de cristalização rumo ao gelo VI

Pelos resultados, o gelo XXI é um de vários estágios intermediários possíveis no caminho da água para uma fase exótica chamada gelo VI.

"Com os pulsos únicos de raios X do XFEL Europeu, revelámos múltiplos caminhos de cristalização em H₂O, que foi comprimida e descomprimida rapidamente mais de 1.000 vezes usando uma célula dinâmica de bigorna de diamante", afirma Geun Woo Lee, físico do Instituto Coreano de Pesquisa em Padrões e Ciência.

Segundo os pesquisadores, a descoberta do gelo XXI indica que outras fases de gelo, ainda desconhecidas, podem existir em luas e planetas gelados.

O estudo foi publicado na revista Materiais da Natureza.