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Hielo en el universo: ¿En qué se diferencia el hielo del espacio exterior del hielo de la Tierra?
En la Tierra que conocemos, el hielo está prácticamente en todas partes. Ya sea en el frío Ártico o en los glaciares alpinos, lo que vemos a menudo es una capa de hielo blanco y nieve. Sin embargo, cuando miramos hacia el espacio exterior, la forma en que se forma y existe el hielo es muy diferente. La discrepancia entre ambos ha llevado a los científicos a comenzar a explorar en profundidad estos misteriosos fenómenos naturales, lo que ayuda a explicar la historia y la evolución del universo.
Diversidad de hielo y cambios de faseLa mayor parte del hielo del universo se encuentra en forma amorfa, mientras que el asombroso hielo de la Tierra es cristalino, principalmente hielo hexagonal.
Los cambios en la presión del aire y la temperatura inducen diferentes fases del hielo, que modifican sus propiedades y geometría molecular. Los científicos han observado hasta la fecha 21 fases de hielo, incluido el hielo cristalino y el hielo amorfo. Estas fases se han descubierto basándose en diversas técnicas experimentales, como la presión aplicada, la fuerza aplicada y la formación espontánea de partículas. En la Tierra, la fase más común es el hielo hexagonal (Hielo Ih), pero se pueden encontrar otras formas de hielo en condiciones más extremas de presión y temperatura.
En el espacio, estas fases pueden formarse de forma natural, proporcionando una perspectiva única sobre las propiedades químicas y físicas del universo. Su existencia está estrechamente relacionada con las condiciones ambientales, y los científicos también intentan reproducir la atmósfera en estas condiciones extremas mediante simulaciones y experimentos.En el espacio exterior, el hielo de cianuro amorfo es la forma más común de hielo y la fase más común en el universo.
La estructura de la Tierra y el hielo cósmico
El hielo de la Tierra existe principalmente en forma cristalina, con una estructura propuesta por primera vez por Linus Pauling en 1935 llamada red de sulfuro de zinc. Esta estructura hace que las moléculas de agua se dispongan de forma tetraédrica en el hielo, lo que da lugar a la propiedad única de que la densidad del hielo es menor en estado sólido que en estado líquido.
Esta disposición ayuda a explicar por qué el agua se expande a medida que se congela y se enfría, provocando que el hielo flote en la superficie del agua. Por el contrario, el hielo en el universo, especialmente el hielo amorfo, no tiene esta estructura ordenada de largo alcance, sino que aparece en forma de disposición atómica desordenada, lo que aumenta aún más su valor para la investigación científica. La formación del hielo y la distribución de los átomos de hidrógenoEn el hielo de la Tierra, los átomos de oxígeno están agrupados en una simetría hexagonal con ángulos de enlace casi tetraédricos.
Un fenómeno interesante es que en la estructura del hielo, las posiciones de los átomos de hidrógeno son algo aleatorias. Esto permite que haya enormes diferencias entre las diferentes fases del hielo incluso en las mismas condiciones. En el espacio exterior, debido a la extrema presión y temperatura del ambiente, estos átomos de hidrógeno no pueden permanecer en un estado ordenado durante mucho tiempo, por lo que se forman hielo amorfo de alta y baja densidad.
Enlace de hidrógeno y cambios de energía térmicaLas partículas similares al hielo formadas en el espacio pueden tener implicaciones importantes para comprender la presencia de agua en el universo temprano y su papel en la formación de planetas.
También hay variaciones en las propiedades de transferencia de calor entre diferentes fases de hielo, por ejemplo, las fuerzas a las que el hielo y el agua coexisten para alcanzar el punto triple. El punto de fusión y el calor de sublimación del hielo también son indicadores importantes para medir su estabilidad molecular. Para los científicos, estos cambios no sólo ayudan a comprender el ciclo del agua de la Tierra, sino que también proporcionan pistas sobre la posibilidad de vida extraterrestre.
El calor latente necesario para la fusión y sublimación del hielo indica la fuerza de los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua, y este enlace exhibe diferentes propiedades en diferentes fases del hielo.
Futuras direcciones de investigación
A medida que avanza la tecnología, la exploración del hielo cósmico se convertirá en un área de investigación apasionante y desafiante. Dadas las diferentes posibles fases de hielo que pueden existir en el espacio exterior, los desarrollos científicos futuros se centrarán en cómo simular estas condiciones espaciales extremas en el laboratorio para obtener una comprensión más profunda de las propiedades del hielo.
A través de estos estudios, podremos descubrir el misterio del agua en el universo y promover nuestra comprensión del origen de la vida.
Ahora tal vez deberíamos pensar en esta pregunta: ¿Es el límite entre el hielo en el universo y el hielo en la Tierra realmente tan claro como pensamos?
