Uma equipe de químicos descobriu novas maneiras pelas quais a água congelada responde a mudanças de temperatura para produzir novas formações. Suas descobertas têm implicações para a pesquisa climática, bem como outros processos que envolvem a formação de gelo - da preservação de alimentos à agricultura.

"O congelamento e derretimento do gelo estão entre os eventos mais comuns na Terra, "explica Michael Ward, professor de química da Universidade de Nova York e um dos co-autores do artigo, que aparece no jornal Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) "Esses processos são surpreendentemente complexos, Contudo, e não são bem compreendidos devido ao número de variáveis ​​envolvidas. Nossos resultados revelam algumas propriedades dinâmicas incomuns de superfícies de gelo em contato com água líquida quando as composições isotópicas do sólido e do líquido diferem. "

Os outros autores do artigo incluem Ran Drori, professor assistente na Yeshiva University; Miranda Holmes-Cerfon, professor assistente no Courant Institute of Mathematical Sciences da NYU; Bart Kahr, professor do Departamento de Química da NYU; e Robert Kohn, professor do Courant Institute da NYU.

Compreender a dinâmica da cristalização de gelo - também conhecida como formação de gelo - é vital não apenas na pesquisa do clima, mas também em várias indústrias:mitigando os danos causados ​​pela geada na agricultura e na construção, otimizando a preservação de alimentos, e entender seu impacto nas estradas, pistas, e trilhos.

No PNAS estude, os pesquisadores se concentraram em várias formas de água, e, em particular, água contendo diferentes isótopos de hidrogênio - suas diferenças na contagem de nêutrons produzem distinções na massa atômica. Essas formas incluíam luz, ou "normal, "água (H2O) e" água pesada "(D2O), com deutério (D) aumentando a massa de água em comparação com a água normal.

Há muito se sabe que diferentes isótopos conferem propriedades diferentes a esses tipos distintos de água - mais notavelmente diferentes pontos de fusão. H2O começa a derreter a zero graus centígrados (32 graus Fahrenheit), enquanto D2O o faz a 3,8 graus centígrados (quase 39 graus Fahrenheit).

A variação no ponto de fusão é significativa. Por exemplo, Os núcleos de gelo da Antártica ou da Groenlândia são compostos de H2O e D2O. Como resultado, eles estavam congelados, e derreter, em diferentes temperaturas. Esta propriedade é usada para estimar as temperaturas globais nos últimos milênios.

Isso levanta a questão em que os pesquisadores se concentraram:o que acontece quando os tipos de água com diferentes pontos de congelamento e derretimento interagem?

Aqui, os cientistas descobriram que, sob condições em que a temperatura foi controlada com precisão, a superfície de um cristal D2O em contato com H2O líquido assumiu uma aparência recortada, com esses recursos "ondulatórios" oscilando por horas.

Embora a equipe da NYU não possa simular todos os aspectos dos recursos oscilantes, eles especularam que refletem uma série de fenômenos:uma interação complexa de troca de água leve por água pesada no cristal, ligeiras diferenças na temperatura de fusão ao longo da interface recortada, e transferência de calor ao longo da superfície de gelo recortada em forma de onda.

"Se esses processos puderem ser desvendados completamente, pode avançar nossa compreensão das propriedades do gelo que são importantes em várias arenas, incluindo pesquisa climática, danos causados ​​pela geada na agricultura e construção, dinâmica da geleira, e preservação de alimentos, "observa Ward.