La conducta de un hielo exótico en el interior profundo de Urano y Neptuno

El hielo cotidiano, como el que produce un frigorífico, es conocido por los científicos como hielo hexagonal, y no es la única fase cristalina del agua. Son posibles más de 20 fases diferentes. Una de ellas, denominada "hielo superiónico" o "hielo XVIII", reviste especial interés, entre otras razones, porque se cree que constituye una gran parte de Neptuno y Urano, planetas a los que se suele denominar "gigantes de hielo".

En la fase cristalina superiónica, el agua pierde su identidad molecular (H2O): los iones negativos de oxígeno (O2-) se cristalizan en una extensa red, y los protones en forma de iones positivos de hidrógeno (H+) forman un líquido que flota libremente dentro de la red de oxígeno.

La situación puede compararse a la de un conductor metálico como el cobre, con la gran diferencia de que los iones positivos forman la red cristalina en el metal, y los electrones con carga negativa vagan libremente por la red.

El hielo superiónico se forma a temperaturas extremadamente altas, del orden de 4.700 grados centígrados, y a una presión de unos 340 gigapascales, es decir, más de 3,3 millones de veces la presión atmosférica estándar de la Tierra. Por tanto, es imposible que exista de manera natural hielo superiónico estable en nuestro planeta.

Las observaciones realizadas por la sonda espacial Voyager 2, que sobrevoló estos planetas lejanos en su viaje hacia los confines del sistema solar y más allá, muestran que los ejes de los campos magnéticos de Neptuno y Urano forman ángulos de 47 y 59 grados con sus respectivos ejes de rotación.

El equipo de Maurice de Koning, de la Universidad Estatal de Campinas en Brasil, ha llevado a cabo un estudio basado en simulaciones por ordenador, para desentrañar algunas de las propiedades mecánicas del hielo XVIII y comprender mejor cómo sus deformaciones influyen en los fenómenos responsables de algunas de las peculiaridades de Urano y Neptuno.

Parte de la simulación del hielo XVIII. Los iones de oxígeno (rojo) ocupan una red cristalina regular, mientras que los protones (blanco) se difunden como un líquido. (Imagen: Maurice de Koning & Filipe Matusalém)

Entre los resultados obtenidos por De Koning y sus colegas, destaca el de que el flujo de las capas internas de hielo de Urano y Neptuno probablemente es bastante más rápido de lo que se creía.

El estudio se titula “Plastic deformation of superionic water ices”. Y se ha publicado en la revista académica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). (Fuente: NCYT de Amazings)