No, no es ciencia ficción: científicos europeos crean «hielo caliente» y logran congelar agua sin utilizar frío

¿Es posible que exista «hielo caliente»? Pues, parece que una serie de estudios volvieron a situar a la física del agua en el centro de las investigaciones sobre estados metaestables y transiciones rápidas bajo condiciones extremas. Aunque el fenómeno pueda sonar contradictorio, se trata de un comportamiento derivado de cómo las moléculas reorganizan su estructura.

Este avance fue posible gracias a equipos capaces de generar presiones muy superiores a las habituales. El objetivo era examinar cómo evoluciona el agua cuando ya no es la temperatura el factor determinante, sino la intensidad y la velocidad de la presión aplicada. Ese escenario permitió registrar una nueva fase sólida del agua que aparece fugazmente.

¿Qué es realmente el «hielo caliente»?

Un estudio confirmó que el agua puede cristalizarse bajo presiones extremas sin necesidad de descender la temperatura, es decir, a temperatura ambiente. La investigación, presentada en Nature Materials, fue desarrollada en los laboratorios del European XFEL, en Alemania, utilizando celdas de yunque de diamante.

Según los investigadores, este procedimiento generó presiones de hasta dos gigapascales, equivalentes a unas 20.000 veces la presión atmosférica. «Hielo XXI» es el nombre con el que han acuñado al experimento, ya que se trata de la vigésima primera forma conocida de este material.

Al mencionar el hallazgo, el equipo del KRISS explicó en un comunicado que la compresión acelerada permitió mantener el agua en estado líquido más allá del punto en el que debería haberse convertido en hielo VI. Durante ese proceso, el líquido adoptó fugazmente la estructura correspondiente al hielo XXI.

¿Cómo se obtiene el «hielo caliente»?

El método se basa en una celda de yunque de diamante, instrumento que funciona como una prensa microscópica. Entre los dos diamantes se deposita una mínima cantidad de agua que, gracias a la dureza del material, puede someterse a niveles de presión elevados. Esta técnica simula entornos comparables a los de grandes planetas o lunas heladas.

El procedimiento consistió en aplicar pulsos de presión de milisegundos y liberar después la fuerza durante un segundo. Ese ciclo se repitió más de mil veces para observar la respuesta del agua bajo un patrón de compresión y descompresión continuado.

En ese margen temporal, las moléculas adoptaron brevemente una disposición más compacta que la del hielo convencional, lo que permitió detectar la nueva fase.

El uso del European XFEL, el láser de rayos X operativo más grande del mundo, resultó determinante. Sus pulsos ultrarrápidos permitieron captar imágenes cada microsegundo, registrando cómo la estructura emergía y se transformaba casi instantáneamente.

La formación del hielo XXI, presente durante apenas decenas de microsegundos, pudo documentarse con precisión gracias a esta capacidad de registro.

La estructura cristalina del hielo XXI y su vínculo con otras fases

Los experimentos posteriores realizados en la fuente de fotones PETRA III permitieron comprobar que el hielo XXI presenta una estructura cristalina tetragonal compuesta por unidades sorprendentemente grandes: 152 moléculas de agua por celda. Esta configuración no se corresponde con ninguna de las fases conocidas, lo que explica su clasificación como hielo XXI.

El fenómeno se describe como una fase metaestable, es decir, una estructura que aparece durante un intervalo muy breve antes de evolucionar hacia una forma más estable.

En este caso, constituye un paso intermedio hacia el hielo VI, una fase que se considera presente en el interior de lunas como Titán o Ganímedes. Los investigadores describieron este tránsito como un «camino oculto» en la evolución de las fases del agua bajo supercompresión.

Según el equipo, la rapidez en la aplicación de presión evita que el agua cristalice en el punto habitual, empujándola hacia configuraciones alternativas. De este modo, se abren hipótesis sobre la existencia de más formas metaestables de ‘hielo caliente’ y sobre cómo podrían originarse esas estructuras en entornos naturales sometidos a condiciones extremas.

La influencia de este hallazgo en la exploración de mundos helados

Aunque el hielo XXI no permanece estable durante largos periodos, su detección tiene valor para el estudio de cuerpos celestes donde las presiones varían drásticamente.

Las lunas heladas del sistema solar representan escenarios donde las transiciones rápidas del agua juegan un papel relevante en la dinámica interna, ya sea en los océanos subterráneos o en la distribución de tensiones en la corteza.

La identificación de esta fase respalda la hipótesis de que existen numerosas variantes cristalinas cuyo comportamiento podría influir en cómo se mueven y se expanden estos mundos. Las rutas alternativas de cristalización permiten plantear nuevos modelos sobre la composición interna y las distintas capas que conforman estos cuerpos.

El análisis también contribuye a comprender mejor por qué el agua presenta una diversidad tan amplia de fases sólidas. Más de veinte estructuras cristalinas habían sido registradas con anterioridad, y el hallazgo del hielo XXI confirma que el H₂O aún tiene margen para mostrar configuraciones inéditas bajo presión extrema.