Bolo de Stock
O gelo tem muitas formas para além da vulgar substância produzida num congelador normal.
É provável que todos os vossos encontros com água congelada, desde caminhar penosamente por ruas invernais cobertas de neve meio derretida, a saborear limonadas frescas no verão, se tenham limitado a uma única forma estrutural de gelo, designada “Ih”, em que oh se refere à natureza hexagonal da sua rede cristalina.
Mas o gelo é muito mais do que issonota para Novo Cientista.
Há mais de um século que os cientistas têm vindo a esforçar-se por submeter o gelo a condições extremascriando estruturas progressivamente mais exóticas — na verdade, já produziram mais de 20 formas cristalinas até à data, nenhuma das quais é provável que venhamos a experienciar durante as nossas vidas.
“A água é um sistema belo e elegante que mostra consistentemente comportamentos novos e notáveis”, afirma Salamat Ashkanfísico-químico da Universidade de Nevada, em Las Vegas. “Para algo tão simples, tem uma complexidade admirável“.
No cerne de todos estes gelos exóticosbem como do nosso gelo mais vulgar, da água e do vapor, está a mesma molécula: H₂Oum átomo de oxigénio ladeado por átomos de hidrogénio que formam um ângulo de 104,5 graus.
Em todas as variedades de gelo, as moléculas de H₂O interagem, com ligações fracas chamadas pontes de hidrogénioque se formam entre um átomo de oxigénio e um átomo de hidrogénio de moléculas separadas.
Diferentes disposições destas pontes de hidrogénio podem moldar a estrutura cristalina do gelo em várias configurações, desde um prisma hexagonal a uma rede cúbica, passando por sistemas reticulares menos familiares, como o romboédrico e o tetragonal.
Amanda Montañez
As pontes de hidrogénio entre as moléculas de água são extremamente sensíveis a alterações de temperatura e pressãoafirma Salamat, conferindo à água aquilo a que ele chama um “comportamento quase quântico“.
As moléculas são forçadas a estabelecer relações dramaticamente diferentes umas com as outras em determinados limiares destas condições.
Na sua busca ardente por novas formas de gelo, Salamat e outros cientistas criam receitas exóticas — por exemplo, esmagando água com 3000 vezes a pressão atmosférica, ou arrefecendo-a, com uma pitada de hidróxido de potássioaté -200°C durante uma semana.
A mais recente descoberta destes “exploradores do gelo” é o gelo XXI, que foi apresentado num artigo publicado em outubro na revista Materiais da Natureza por uma equipa de investigadores liderada pelo físico Geun Woo Leeda Universidade de Ciência e Tecnologia (UST), na Coreia do Sul.
Salamat não esteve envolvido neste trabalho, mas a sua equipa publicou em 2022 na revista Revisão Física B a descoberta de uma nova fase de transição designada VII.
O gelo XXI é uma estrutura cristalina efémera e compacta que se desenvolve a partir de água supercomprimida: os cientistas só conseguiram observá-la utilizando um laser de eletrões livres de raios X extremamente potente que funciona essencialmente como uma câmara de alta velocidade.
“Observar fenômenos a uma velocidade muito, muito elevada nos permite observar fenómenos estranhos e maravilhosos“, afirma Salamat, que chama ao laser “um brinquedo novo incrivelmente entusiasmante“.
O laser permite aos investigadores detetar gelos exóticos que existem apenas brevemente, introduzindo o tempo como uma variável juntamente com a temperatura e a pressão.
Embora não existam naturalmente na Terra, algumas destas formas estranhas de gelo podem formar-se noutros mundos — nas profundezas de Neptuno, aprisionadas no interior de uma lua distante ou em algum local ainda mais alienígena.
Mais, por Obrigado, o laboratório pode revelar-se igualmente exótico. “Ainda há coisas novas e empolgantes que podemos descobrir”, afirma.