Observado Gelo Raro que pode se Formar em Mundos Alienígenas

Uma ilustração da estrutura molecular do Plastic Ice VII. (Institut Laue-Langevin Communications Office)

Pela primeira vez, cientistas observaram o Gelo plástico VII, uma forma de água previamente prevista por modelos teóricos. Embora possa soar como o título de um filme B, esta é, na verdade, uma fase exótica da água que os especialistas acreditam que pode se formar nos oceanos de planetas alienígenas.

A Estrutura Única do Gelo Plástico VII

Então, o que torna este gelo tão incomum? O Gelo plástico VII se forma apenas sob condições extremas de temperatura e pressão. À medida que esses fatores aumentam, as moléculas de água são forçadas a uma variedade de configurações e comportamentos únicos.

Uma equipe internacional de pesquisadores criou com sucesso o Gelo VII aplicando uma pressão de 6 gigapascais e aquecendo a água a 327 °C (620 °F) no Institut Laue-Langevin (ILL) na França. Eles monitoraram de perto a mudança de fase usando instrumentos avançados.

O espectrômetro IN5 do Institut Laue-Langevin, usado na pesquisa. (Institut Laue-Langevin)

O Plastic Ice VII exibe uma estrutura cúbica entrelaçada distinta onde os átomos de hidrogênio se tornam desordenados. No entanto, os cientistas nunca entenderam completamente como essa estrutura se comporta quando “derrete”. Algumas teorias sugeriram que as moléculas permanecem fixas enquanto os hidrogênios se movem.

Fase Exótica

Para explorar essa fase exótica, medições precisas foram necessárias para rastrear o movimento do hidrogênio em vez de apenas capturar sua forma. Esse desafio impediu os cientistas de provar sua existência — até agora.

Uma das principais técnicas usadas para detectar o Ice VII foi o espalhamento de nêutrons quase elásticos (QENS), um método que rastreia movimentos de partículas minúsculas utilizando nêutrons. “A capacidade do QENS de sondar a dinâmica translacional e rotacional lhe dá uma vantagem única para explorar essas transições de fase em comparação com outros métodos espectroscópicos”, disse a física Maria Rescigno da Universidade Sapienza de Roma.

Comportamento Inesperado das Moléculas do Ice VII

Conforme previsto há 17 anos, a equipe observou átomos de hidrogênio girando no nível microscópico quando o Ice VII foi submetido a calor e pressão. No entanto, eles ficaram surpresos ao descobrir que as moléculas não giravam livremente, mas se moviam em etapas escalonadas. Isso provavelmente ocorre devido à quebra e reforma de ligações de hidrogênio entre as moléculas.

“As medições do QENS sugeriram um mecanismo de rotação molecular diferente para o Gelo plástico VII do que o comportamento de rotor livre que esperávamos inicialmente”, explicou Rescigno.

Especialistas acreditam que mundos gelados nos confins do Universo, como Netuno ou a lua Europa de Júpiter, podem ter hospedado o Gelo plástico VII no passado. Entender seu comportamento no laboratório fornece insights sobre a história desses planetas distantes e suas luas.

Uma área para pesquisas futuras poderia ser investigar como o Gelo plástico VII se forma — se a transição é gradual ou abrupta, como sugerido por alguns modelos.

Gelo Plástico VII como um Precursor da Fase Superiônica

“O cenário de transição contínua é particularmente intrigante”, disse a física Livia Bove da Universidade Sapienza. Isso pode significar que o gelo plástico VII é um precursor da fase superiônica — uma forma rara de água que se prevê existir em temperaturas e pressões ainda mais altas, onde o hidrogênio se difunde livremente através da estrutura cristalina do oxigênio.

Leia o Artigo Original Science Alert

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