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Uma colaboração internacional de cientistas, liderada por pesquisadores do Instituto Coreano de Pesquisa em Padrões e Ciência (KRISS), adicionou recentemente uma 21ª estrutura sólida à lista de fases conhecidas do gelo. Denominada Gelo XXI, esta forma recém-identificada de gelo pode existir, ainda que por um breve período, à temperatura ambiente, mas exige uma pressão esmagadora para sua criação. Os achados foram detalhados no estudo publicado na prestigiada revista científica Nature Materials.
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A forma mais comum de produzir gelo é resfriar a água líquida abaixo de 0ºC sob pressão atmosférica padrão. A baixa temperatura reduz a energia da água, permitindo que ela forme uma estrutura cristalina rígida e se torne sólida.
No entanto, a manipulação da pressão em conjunto com a temperatura permite que as moléculas de água se reagrupem, forçando-as a adotar diferentes padrões na rede cristalina, resultando em fases de gelo que se formam muito acima do ponto de congelamento convencional. Ao longo do último século, a ciência já havia catalogado 20 estruturas sólidas únicas, e agora, o Gelo XXI se junta a essa lista.
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Gelo XXI: Produção e estrutura
O Gelo XXI se destaca por sua estrutura cristalina atípica e pelas condições extremas necessárias para sua formação.
- Pressão: O Gelo XXI foi criado sob uma pressão de 2 gigapascals (GPa), o que equivale a quase 20.000 vezes a pressão sentida na superfície da Terra. Tal pressão é significativamente superior à encontrada até mesmo no fundo da fossa oceânica mais profunda.
- Célula Unitária Complexa: A estrutura do novo gelo é notavelmente incomum. Os cientistas observaram que ele possui uma célula unitária (a menor unidade repetitiva da rede cristalina) enorme e complexa em comparação com as fases de gelo conhecidas anteriormente.
- Rede Cristalina: Sua rede cristalina forma um formato retangular achatado, onde os dois lados da base possuem o mesmo comprimento.
A criação desta nova fase de gelo foi possível através de um dispositivo de ponta chamado célula de bigorna de diamante dinâmica (dDAC)*.
Eles o criaram supercomprimindo a água com um dispositivo de ponta chamado célula de bigorna de diamante dinâmica (dDAC*). Diferente das células de bigorna de diamante tradicionais, que comprimem as amostras gradualmente e podem causar cristalizações indesejadas, a dDAC comprime a água quase instantaneamente — em apenas 10 milissegundos — minimizando o choque mecânico. Essa compressão rápida e precisa empurrou a água para a faixa de pressão da fase de gelo VI, mas a forçou a assumir uma estrutura de gelo nunca antes vista.
Novas possibilidades
O novo gelo pode parecer não ter aplicações no nosso cotidiano, mas ele pode ser comparado ao gelo de outros planetas e por isso nos ajudar a entende-los, foi o que explicou coautora principal e cientista pesquisadora do Instituto Coreano de Pesquisa em Padrões e Ciência, em um comunicado.
A densidade do Gelo XXI é comparável às camadas de gelo de alta pressão dentro das luas geladas de Júpiter e Saturno. Essa descoberta pode fornecer novas pistas para explorar as origens da vida sob condições extremas no espaço.
Dra. Lee Yun-Hee