Maior laser de raio X do mundo descobre tipo de gelo diferente de qualquer outro

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Uma nova e intrigante fase da água foi identificada recentemente por cientistas, utilizando o maior laser de raios X do mundo. Batizada de Gelo XXI, essa forma incomum de gelo se solidifica à temperatura ambiente, mas sob condições de pressão extraordinariamente altas – um feito que desafia nossa compreensão convencional sobre a substância. 

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A descoberta, detalhada em um artigo publicado na na revista Nature Materials, abre portas para um entendimento mais profundo do comportamento da água e suas possíveis manifestações em ambientes extraterrestres.

O que você precisa saber sobre a nova fase da água

• O Gelo XXI se forma à temperatura ambiente, mas exige pressões extremas, cerca de 20 mil vezes a pressão atmosférica ao nível do mar;
• Sua estrutura cristalina é única, de tipo tetragonal, e cada unidade repetitiva é composta por impressionantes 152 moléculas de água, diferenciando-o de todas as outras fases conhecidas;
• A descoberta foi possível graças aos avanços tecnológicos do laser de raios X XFEL europeu, na Alemanha, que permite observar as transformações da água em milissegundos;
• Essa nova fase atua como um estágio intermediário na transição da água para outras formas exóticas, como o Gelo VI;
• A existência do Gelo XXI sugere que outras fases de gelo, ainda não catalogadas, podem estar presentes em luas e planetas gelados por todo o Universo.

Como o Gelo XXI se forma em condições extremas e suas implicações cósmicas

Enquanto o gelo comum que encontramos em nossos freezers é conhecido como Gelo I, a água pura possui a capacidade de se solidificar em mais de 20 fases distintas, dependendo das condições de temperatura e pressão. 

Cada uma dessas fases apresenta uma estrutura cristalina diferente, e o Gelo XXI se destaca por sua complexidade e pelas circunstâncias extremas necessárias para sua formação.

Para criar e observar o Gelo XXI, os pesquisadores recorreram a um método experimental preciso e inovador. Em uma célula de bigorna de diamante, instalada no XFEL europeu, a água foi comprimida rapidamente a pressões de até 2 gigapascals em apenas 10 milissegundos. Em seguida, a pressão era aliviada de forma relativamente lenta, durante um breve período de um segundo. 

Esse processo foi repetido milhares de vezes, enquanto raios X capturavam um milhão de imagens por segundo para monitorar as alterações na estrutura molecular da água.

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Essa metodologia inovadora permitiu aos cientistas testemunhar a formação do Gelo XXI como um dos vários possíveis estágios intermediários no caminho da água para se tornar a fase exótica conhecida como Gelo VI. 

Em um comunicado, Geun Woo Lee, físico do Instituto Coreano de Pesquisa de Padrões e Ciência, ressaltou a importância da tecnologia utilizada. “Com os pulsos de raios X exclusivos do XFEL europeu, descobrimos múltiplas vias de cristalização em H2O, que foi rapidamente comprimido e descomprimido mais de mil vezes usando uma célula de bigorna de diamante dinâmica.”

A descoberta do Gelo XXI não é apenas um feito de laboratório; ela tem implicações significativas para a astrofísica. Ao expandir o catálogo de fases do gelo, os cientistas ganham novas ferramentas para entender a composição interna de corpos celestes. “A existência do Gelo XXI sugere que outras fases, ainda desconhecidas por nós, podem habitar luas e planetas gelados distantes”, afirmam os pesquisadores, abrindo um leque de possibilidades para a exploração espacial e a busca por ambientes habitáveis.

Embora a descoberta não seja algo que possamos replicar em nossos lares, ela é fundamental para aprimorar nosso conhecimento sobre as propriedades fundamentais da água, a substância essencial para a vida. Compreender como a água se comporta sob condições extremas nos permite desvendar os mistérios de mundos aquáticos no Sistema Solar e além, contribuindo para a busca por vida extraterrestre e para uma visão mais completa da formação planetária.