O estado sólido da água está se revelando muito menos simples do que parece
O gelo pode parecer familiar em uma forma de gelo do congelador ou num lago de inverno, mas os físicos estão cada vez mais tratando-o como um dos materiais mais surpreendentes da natureza. Segundo uma nova reportagem da Quanta Magazine, cientistas identificaram três novos tipos de gelo no último ano, incluindo duas das fases de gelo mais complexas já observadas. As descobertas ampliam um catálogo em crescimento que já inclui mais de 20 fases conhecidas de gelo cristalino.
A questão não é apenas que existam muitos tipos de gelo. É que a água parece capaz de se organizar em uma extraordinária variedade de estruturas sólidas sob diferentes condições. Pesquisadores agora dizem que simulações de computador previram dezenas de milhares de formas possíveis de gelo. Isso não significa que todas serão encontradas no laboratório ou na natureza, mas sugere que os cientistas vinham trabalhando com um espaço de fases muito mais rico do que as suposições antigas permitiam.
Por que o gelo continua surpreendendo os físicos
A razão está na geometria da própria água. A Quanta descreve cada molécula de água como um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de hidrogênio, com dois pares de elétrons livres estendendo a forma efetiva da molécula para algo com quatro braços separados por forças eletromagnéticas. Essa estrutura dá à água uma flexibilidade incomum na forma como pode se organizar em arranjos cristalinos repetitivos.
No gelo comum, essas moléculas formam uma estrutura hexagonal espaçosa. Esse arranjo aberto faz com que o gelo comum seja menos denso que a água líquida, razão pela qual o gelo flutua e os lagos congelam de cima para baixo. Mas sob pressão, a água pode se comprimir em padrões muito diferentes. Mude a temperatura, mude a pressão ou mude a rapidez com que essas condições são aplicadas, e as moléculas podem se acomodar em novos estados cristalinos.
Marius Millot, do Lawrence Livermore National Laboratory, disse à Quanta que até mudanças sutis na forma como a água é comprimida podem revelar comportamentos completamente inesperados. Esse comentário ajuda a explicar por que o campo acelerou. À medida que pesquisadores melhoram técnicas experimentais e abandonam suposições antigas, estão descobrindo estruturas antes ocultas pela dificuldade de produzi-las ou detectá-las.
