Cientistas descobrem uma nova forma de gelo que não deveria existir; entenda
Fase inédita, chamada de gelo 21, foi observada sob pressão extrema e desafia o que se sabia sobre o comportamento da água
Internacional|Do R7
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Pesquisadores do XFEL e do DESY, centros de pesquisa em física e ciência na Alemanha, descobriram uma nova forma de gelo que se forma em temperatura ambiente quando a água é submetida a pressão extremamente alta.
A descoberta, publicada na revista Nature Materials na última sexta-feira (10), foi feita por uma equipe internacional liderada por cientistas do Instituto Coreano de Pesquisa de Padrões e Ciência (KRISS).
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O que é o gelo 21
O gelo 21 é diferente de qualquer outro tipo de gelo já identificado até agora. Ele se forma quando a água é comprimida de forma tão rápida e intensa que se torna uma “água supercomprimida”.
Mesmo estando em condições em que deveria se transformar em outro tipo de gelo mais estável, essa nova fase consegue se manter por um tempo – o que os cientistas chamam de estado metaestável.
Até hoje, já foram registradas mais de 20 estruturas sólidas diferentes de gelo, cada uma com seu próprio arranjo de moléculas e identificada por números romanos, como gelo 1, gelo 2 e gelo 3.
A nova descoberta amplia esse catálogo e ajuda os pesquisadores a entender melhor como a água se comporta sob pressões extremas.
Pressão 20 mil vezes maior que a atmosférica
Para gerar o gelo 21, os cientistas usaram células de bigorna de diamante – equipamentos capazes de aplicar pressões altíssimas. Nesse experimento, a água foi submetida a uma pressão de até dois gigapascais, cerca de 20 mil vezes maior que a pressão atmosférica ao nível do mar.
Durante o processo, os pesquisadores comprimiram e descomprimiram a amostra mais de mil vezes, em intervalos de milissegundos, enquanto capturavam imagens com flashes de raios X do XFEL. Essa técnica permitiu “filmar” a formação da estrutura cristalina do novo gelo em tempo real.
Estrutura inédita
Com o auxílio de um acelerador de partículas, a equipe descobriu que o gelo 21 possui uma estrutura cristalina tetragonal, formada por blocos repetitivos grandes, chamados de células unitárias. Essa organização é diferente de todas as outras já observadas em formas conhecidas de gelo.
Segundo o pesquisador Geun Woo Lee, do KRISS, a rápida compressão da água faz com que ela permaneça líquida por mais tempo, mesmo em condições em que normalmente já estaria congelada em outra fase, como o gelo 6 – encontrado no interior de luas geladas, como Titã e Ganimedes.
As novas observações indicam que pode haver muitas outras formas de gelo metaestáveis em altas temperaturas e pressões, o que pode ajudar a entender melhor a composição e a dinâmica de corpos gelados no Sistema Solar.
Molécula simples, mas complexa
Apesar de ser composta apenas por hidrogênio e oxigênio, a água continua surpreendendo os cientistas. “Descobrimos múltiplas formas de cristalização rapidamente comprimido e descomprimido”, explicou Lee.
Já a pesquisadora Rachel Husband, do DESY, disse ao site especializado SciTechDaily que as novas evidências “podem revelar fases de gelo até agora desconhecidas em ambientes como os de luas e planetas congelados”.
Segundo Sakura Pascarelli, diretora científica do XFEL, “essa descoberta é mais um resultado promissor e mostra o quanto ainda há para aprender sobre uma substância tão comum e, ao mesmo tempo, tão complexa”.
Perguntas e Respostas
Qual é a nova forma de gelo descoberta pelos cientistas?
Cientistas descobriram uma nova forma de gelo chamada gelo 21, que se forma em temperatura ambiente sob pressão extrema. Essa descoberta foi feita por pesquisadores do XFEL e do DESY, na Alemanha, e publicada na revista Nature Materials.
Como o gelo 21 é formado?
O gelo 21 se forma quando a água é submetida a uma compressão rápida e intensa, tornando-se uma "água supercomprimida". Mesmo em condições onde deveria se transformar em outro tipo de gelo mais estável, essa nova fase consegue se manter por um tempo, caracterizando-se como um estado metaestável.
Quantas estruturas sólidas de gelo já foram identificadas antes do gelo 21?
Até hoje, foram registradas mais de 20 estruturas sólidas diferentes de gelo, cada uma com seu próprio arranjo de moléculas e identificadas por números romanos, como gelo 1, gelo 2 e gelo 3.
Como os cientistas geraram o gelo 21?
Os cientistas utilizaram células de bigorna de diamante para aplicar pressões altíssimas, submetendo a água a uma pressão de até dois gigapascais, cerca de 20 mil vezes maior que a pressão ao nível do mar. Eles comprimiram e descomprimiram a amostra mais de mil vezes em intervalos de milissegundos, capturando imagens com flashes de raios X do XFEL.
Qual é a estrutura cristalina do gelo 21?
O gelo 21 possui uma estrutura cristalina tetragonal, formada por grandes blocos repetitivos chamados de células unitárias, que é diferente de todas as outras já observadas em formas conhecidas de gelo.
O que os pesquisadores descobriram sobre o comportamento da água sob pressão?
Os pesquisadores descobriram que a rápida compressão da água faz com que ela permaneça líquida por mais tempo, mesmo em condições onde normalmente estaria congelada em outra fase, como o gelo 6, encontrado em luas geladas como Titã e Ganimedes.
Quais implicações essa descoberta pode ter para a ciência?
As novas observações sugerem que pode haver muitas outras formas de gelo metaestáveis em altas temperaturas e pressões, o que pode ajudar a entender melhor a composição e a dinâmica de corpos gelados no Sistema Solar.
O que os cientistas dizem sobre a complexidade da água?
Os cientistas, como Geun Woo Lee, destacam que a água, apesar de ser composta apenas por hidrogênio e oxigênio, continua surpreendendo com suas múltiplas formas de cristalização. Rachel Husband e Sakura Pascarelli também comentaram que as novas evidências podem revelar fases de gelo desconhecidas em ambientes de luas e planetas congelados, mostrando o quanto ainda há para aprender sobre essa substância comum e complexa.
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