Descubren nuevos patrones atómicos en el misterioso «hielo negro» de los planetas gigantes

Un reciente estudio ha revolucionado nuestra comprensión sobre una de las formas más enigmáticas del agua: el hielo superiónico, también conocido como “hielo negro”. Este material exótico, que se cree que existe en el corazón de los planetas gigantes como Urano y Neptuno, ha sido objeto de fascinación para la comunidad científica desde hace décadas. Ahora, investigadores del área de Menlo Park, California, han identificado una inesperada diversidad de patrones atómicos en esta fase del agua, lo que podría arrojar nueva luz sobre la estructura interna de los mundos helados de nuestro sistema solar y de exoplanetas lejanos.

Un estado de la materia entre sólido y líquido

El hielo superiónico se forma bajo presiones y temperaturas extremas, muy superiores a las que podemos encontrar en la Tierra. En este estado, las moléculas de agua sufren una transformación radical: los átomos de oxígeno se organizan en una estructura sólida, mientras que los protones de hidrógeno se desplazan libremente, otorgando al material propiedades de un conductor eléctrico. Este fenómeno convierte al hielo superiónico en un estado intermedio entre el sólido y el líquido, y con características similares a las de un metal.

Hasta ahora, los modelos teóricos y los experimentos con láseres de alta energía habían sugerido que el hielo superiónico poseía una estructura atómica relativamente uniforme. Sin embargo, el equipo liderado por científicos de Menlo Park ha descubierto que, lejos de ser homogéneo, este hielo negro presenta una coexistencia de múltiples patrones de apilamiento atómico, superpuestos en configuraciones nunca vistas en esta fase.

Implicaciones para la ciencia planetaria

El hallazgo tiene profundas implicaciones para la astrofísica y la ciencia planetaria. Los planetas gigantes de nuestro sistema solar, y probablemente muchos exoplanetas de tipo similar, cuentan con mantos compuestos por enormes cantidades de agua sometida a presiones de millones de atmósferas y temperaturas de miles de grados. Entender cómo se comporta el hielo superiónico bajo estas condiciones extremas es clave para modelar la formación, la evolución y el campo magnético de estos cuerpos celestes.

En particular, la existencia de diferentes apilamientos atómicos podría explicar algunas características anómalas observadas en el campo magnético de Urano y Neptuno, cuyos ejes magnéticos están notablemente inclinados respecto a sus ejes de rotación. Esta inusual geometría podría estar vinculada a la compleja estructura interna del hielo superiónico, que ahora se sabe que es más variada y dinámica de lo que se pensaba.

Nuevos horizontes para la exploración espacial

El avance se produce en un momento de gran efervescencia en la exploración del sistema solar y la búsqueda de exoplanetas. Mientras la NASA ultima detalles de futuras misiones a los planetas exteriores, empresas privadas como SpaceX y Blue Origin continúan desarrollando nuevas tecnologías de lanzamiento y exploración. Por su parte, la compañía española PLD Space se prepara para ampliar sus ensayos de microlanzadores reutilizables, mientras que Virgin Galactic avanza en vuelos suborbitales turísticos que podrían, en un futuro, participar en experimentos científicos de microgravedad.

El estudio de exoplanetas, en particular, se beneficia enormemente de estos avances. Gracias a telescopios espaciales como el James Webb de la NASA y la Agencia Espacial Europea, podemos analizar la composición y las condiciones de mundos lejanos, muchos de los cuales podrían albergar mantos de hielo superiónico. Comprender la física de este material exótico es fundamental para interpretar los datos espectroscópicos y, en última instancia, para buscar signos de habitabilidad más allá de la Tierra.

Historia y futuro del hielo superiónico

El concepto de hielo superiónico fue propuesto teóricamente en los años 80, pero no fue hasta 2019 cuando un equipo internacional logró confirmarlo experimentalmente utilizando láseres de alta potencia para simular las condiciones extremas del interior planetario. Desde entonces, la investigación en este campo ha progresado rápidamente, aunque los detalles precisos de su estructura seguían siendo un misterio.

Con este nuevo descubrimiento sobre los patrones de apilamiento atómico, los científicos abren la puerta a una comprensión más profunda de los procesos físicos que tienen lugar en las entrañas de los planetas gigantes y de muchos exoplanetas helados. El próximo paso será replicar estos resultados en laboratorios de alta presión y refinar los modelos computacionales que predicen el comportamiento del hielo superiónico en diferentes condiciones.

Sin duda, este avance refuerza la importancia de la colaboración internacional y el desarrollo tecnológico, tanto en el ámbito público como privado, para desentrañar los misterios del cosmos y sentar las bases de futuras exploraciones interplanetarias.

(Fuente: SpaceDaily)