O que é o estranho gelo “super iônico”, que só derrete a altas temperaturas

Conhecida como "gelo negro", essa fase da água pode ser encontrada dentro de planetas como Netuno e poderia ser a razão de seu estranho campo magnético.

Por Caio César Pereira
16 out 2023, 18h29

Fotografia macro de gelo congelado — (Sergey Panikhin/Getty Images)

Algumas coisas no universo são tão estranhas, que parecem coisas saídas de um filme de ficção científica ou de uma edição de histórias em quadrinhos. Um tipo de gelo que só derreteria em temperaturas elevadas é o típico exemplo de algo que só pode ter saído da cabeça maluca de algum autor bastante criativo.

Mas provando que nada é estranho o suficiente que não possa piorar, esse tipo de gelo existe e tem até nome: gelo super iônico.

Apesar da comprovação de sua existência ter sido feita em 2019, o gelo super iônico tem sido teorizado desde 1988. O gelo super iônico é uma propriedade incomum da água que só existe em condições bastante específicas. É preciso que a água esteja sob pressões e temperaturas tão extremas, que seu estado fique ao mesmo tempo entre o sólido e o líquido.

Uma molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (a famosa sigla H2O). Conforme vão esfriando, os átomos vão se agitando, fazendo com que as moléculas fiquem mais próximas umas das outras até congelar, no processo conhecido como solidificação.

Mas na água super iônica, o processo é diferente. O calor intenso faz com que as ligações entre os átomos das próprias moléculas quebrem, de modo que na mistura fiquem estruturas sólidas de átomos de oxigênio com um fluxo de íons de hidrogênio (daí o nome super iônico). Isso faz com que a água iônica se encontre ao mesmo tempo sólida e líquida.

Chamado também de gelo quente ou gelo negro (devido a sua cor preta), os cientistas acreditam que esse seja o tipo de gelo pode ser a forma de água mais abundante do universo. Essa poderia ser uma explicação do por que Urano e Netuno terem campos magnéticos tão diferentes.

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Segundo os pesquisadores, não só o núcleo desses dois planetas é composto por esse gelo quente, mas outros exoplanetas também. O recente estudo busca justamente estudar essa fase da água para conseguir entender a dinâmica do núcleo dos chamados planetas “gigantes de gelo”, como Urano e Netuno.

“A recente descoberta de exoplanetas ricos em água semelhantes a Netuno requer uma compreensão mais detalhada do diagrama de fases da água nas condições de pressão e temperatura relevantes para seus interiores planetários”, afirmou Arianna Gleason, pesquisadora de Ciências Geológicas da Universidade Stanford.

Essa característica sólida e líquida do gelo confere a ele capacidade de condução graças aos seus íons de hidrogênio livres. No estudo de 2019, os pesquisadores já haviam comprovado a existência dessa forma, mas o estudo recente queria entender se seria possível encontrar uma forma diferente do mesmo gelo, e se essa forma poderia ter uma melhor condutividade.

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Para isso, Gleason e sua equipe comprimiram fatias finas de água entre duas camadas de diamante, e então as bombardearam com lasers. Com algumas ondas de choque, elas aumentaram a pressão para até 2 milhões de atmosferas, com temperaturas acima dos 4000 ºC.

Ao utilizar difração de raios X, eles descobriram que não somente esse gelo de fato era diferente daquele descoberto em 2019, como também possuía uma maior condutividade.

A presença de água em diferentes estados físicos e essa condutividade gerada ajudaria a explicar o padrão estranho observado no campo magnético de Netuno e Urano, por exemplo.

É graças aos Íons das partículas soltas de hidrogênio que os campos magnéticos são gerados. Mas a pesquisa recente mostrou que os planetas podem ter duas camadas com ions diferentes, gerando dois campos magnéticos que interagem um com o outro.