Descubren un estado oculto del agua que podría explicar la vida en la Tierra

Investigadores de la Universidad de Estocolmo realizaron un hallazgo significativo al identificar un estado oculto del agua, conocido como el "punto crítico", que se manifiesta cuando el agua se encuentra en un estado de superenfriamiento. Este descubrimiento se produjo a temperaturas de aproximadamente -63 °C y 1000 atmósferas, lo que permite entender el comportamiento inusual del agua incluso en condiciones cotidianas. Los resultados fueron publicados en la revista Science.

El agua es fundamental para la vida y presenta propiedades que la diferencian de otros líquidos. Por ejemplo, su densidad, capacidad térmica y viscosidad responden de manera opuesta a los cambios de temperatura y presión en comparación con la mayoría de los materiales. A diferencia de otros líquidos que se contraen al enfriarse, el agua alcanza su mayor densidad a 4 °C, lo que provoca que el hielo flote y que el agua más fría se encuentre por debajo de la más caliente en lagos y océanos.

Al enfriarse por debajo de 4 °C, el agua comienza a expandirse nuevamente. Si se enfría por debajo de 0 °C, donde la cristalización ocurre lentamente, esta expansión se acelera a medida que la temperatura desciende. Otras propiedades, como la compresibilidad y la capacidad térmica, también se comportan de manera inusual a temperaturas más bajas.

Capturando el estado oculto del agua con láseres de rayos X

Para investigar estas extrañas características, los científicos utilizaron pulsos de rayos X extremadamente rápidos generados por láseres potentes en Corea del Sur. Estos pulsos les permitieron observar el agua en un estado superenfriado justo antes de que se congelara. "Lo especial fue que pudimos realizar radiografías antes de que el hielo se formara y observar cómo la transición líquido-líquido desaparece y un nuevo estado crítico emerge", afirmó Anders Nilsson, profesor de Física Química en la Universidad de Estocolmo.

Dos formas líquidas de agua y una transición crítica

En condiciones de baja temperatura y alta presión, el agua puede existir en dos fases líquidas distintas con diferentes estructuras de enlace molecular. A medida que las condiciones cambian, estas dos formas se fusionan en una sola fase en el punto crítico. Cerca de este punto, el sistema se vuelve altamente inestable, y el agua cambia rápidamente entre los dos estados líquidos o mezclas de ellos, generando fluctuaciones que se extienden a una amplia gama de temperaturas y presiones.

Efecto 'tipo agujero negro' en la dinámica del agua

Los investigadores también descubrieron que el movimiento molecular se ralentiza drásticamente a medida que el agua se acerca al punto crítico. "Parece que no puedes escapar del punto crítico una vez que entras, casi como un agujero negro", comentó Robin Tyburski, investigador en Física Química en la Universidad de Estocolmo.

Un avance esperado durante décadas

La investigación involucró colaboración entre la Universidad de Estocolmo, la Universidad POSTECH, el Max Planck Society y varias instituciones en Alemania y Canadá. Este hallazgo no solo resuelve un misterio centenario sobre las propiedades del agua, sino que también plantea nuevas preguntas sobre su papel en procesos físicos, químicos, biológicos, geológicos y climáticos.

"Es asombroso cómo los hielos amorfos, un estado de agua ampliamente estudiado, se convirtieron en nuestra entrada a la región crítica. Esto es una gran inspiración para mis estudios futuros", expresó Aigerim Karina, investigadora en Física Química.

El descubrimiento del punto crítico del agua podría redefinir la comprensión de su importancia en la existencia de la vida en la Tierra y abrir nuevas líneas de investigación en múltiples disciplinas científicas.