El universo está lleno de agua, principalmente en forma de películas de hielo muy frío depositadas sobre las partículas de polvo interestelar, pero hasta hace poco tiempo era escaso lo que se sabía sobre su estructura a pequeña escala.

Ahora, las últimas técnicas de la congelación rápida combinadas con las sofisticadas técnicas de examen mediante microscopio electrónico de barrido permiten a los físicos crear películas de hielo en las condiciones de frío similares a las del espacio exterior, y observar la organización molecular detallada, lo que aporta pistas sobre cuestiones fundamentales.

Los recientes descubrimientos sobre la estructura de las películas de hielo en las condiciones astrofísicas imperantes en la mesoescala, que es la escala de tamaños justo por encima del nivel molecular, se han discutido en un reciente congreso organizado por la Fundación Europea para la Ciencia (ESF, por sus siglas en inglés) y copresidido por Julyan Cartwright, especialista en las estructuras de hielo del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Granada en España, junto a C. Ignacio Sainz-Díaz, también del IACT.

El enfoque principal de este congreso del ESF ha estado orientado al hielo presente en el espacio, que normalmente se forma a temperaturas de entre 3 y 90 grados sobre el cero absoluto, mucho más bajas por tanto que las reinantes en los lugares más gélidos de la Tierra. La mayor parte del hielo cósmico está en los granos de polvo, debido a la inmensa abundancia de este último, pero una parte del hielo está en los cuerpos grandes, como asteroides, cometas, lunas y planetas, incluyendo los mundos capaces de albergar vida como la Tierra.

A temperaturas muy bajas, los hielos se pueden formar en la mesoescala con estructuras diferentes de las que presentan cuando se forman bajo las condiciones terrestres, y en algunos casos pueden ser hielos amorfos. Para que el hielo sea amorfo, el agua tiene que ser enfriada a una temperatura de aproximadamente 143 grados Celsius bajo cero sin haberse formado primero cristales de hielo. Para hacer esto en el laboratorio, se requiere de un rápido enfriamiento que Cartwright y sus colegas lograron en su trabajo con un ‘dedo frío’ de helio incorporado al microscopio electrónico de barrido que empleaban para tomar las imágenes.

Como Cartwright observó, los hielos pueden existir en una combinación de formas cristalinas y amorfas, en otras palabras como una mezcla de orden y desorden, con muchas variantes que dependen de la temperatura a la que se formaron. En su último trabajo, Cartwright y sus colegas han demostrado que el hielo en la mesoescala comprende todos los tipos de distintas formas características asociados con la temperatura y la presión de congelación, dependiendo también de las propiedades de la superficie del substrato.

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