Un nuevo descubrimiento sobre el agua obligará a cambiar los libros de texto

Un nuevo descubrimiento acerca del agua plantea la necesidad de reescribir los libros de texto. A pesar de su vital importancia para la vida en el planeta, el agua presenta propiedades únicas, como la capacidad de existir en estado líquido, sólido o gaseoso en condiciones ambientales.

Las peculiaridades del agua, como la expansión al enfriarse, desafían la comprensión científica desde hace siglos. Un reciente hallazgo realizado por investigadores de la Universidad de Cambridge y del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros agrega una nueva característica: las moléculas de agua salada en la superficie marina se organizan de manera diferente a lo previamente conocido.

Esta revelación tiene implicaciones significativas, especialmente en los procesos químicos que ocurren en la atmósfera. La organización inesperada de las moléculas de agua salada en la superficie marina plantea la posibilidad de que la interacción con el aire afecte los procesos atmosféricos y, en consecuencia, el clima de maneras hasta ahora desconocidas.

Las moléculas de agua se comportan de manera distinta a lo que se creía

Después de décadas pensando que una molécula de agua constaba de dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno central, los científicos han realizado un descubrimiento que desafía esta creencia arraigada. Utilizando técnicas de imagen avanzadas y simulaciones computarizadas, un equipo de investigadores ha revelado que las moléculas de agua pueden existir en una disposición lineal, contradiciendo los modelos tradicionales. Este hallazgo se logró mediante una técnica mejorada llamada generación de frecuencia suma vibratoria (VSFG), que examina las vibraciones moleculares con precisión.

Este hallazgo tiene implicaciones significativas para comprender el verdadero comportamiento y las propiedades del agua. Contrario a la creencia establecida de que los iones forman una doble capa eléctrica orientando las moléculas en una sola dirección, la investigación reveló que tanto los iones positivos como los negativos se agotan en la interfaz agua/aire. Además, los iones pudieron orientar las moléculas de agua en ambas direcciones, desafiando los modelos existentes.

Este cambio de paradigma no solo afecta a la química atmosférica, sino también en diversas aplicaciones tecnológicas. La combinación de la técnica HD-VSFG con simulaciones se presenta como una herramienta valiosa para comprender a nivel molecular las interfaces líquidas. Este estudio no solo desafía la comprensión convencional de las moléculas de agua, sino que también sugiere la necesidad de actualizar los libros de texto para reflejar este avance científico.

Agua salada

Al utilizar la VSFG, los investigadores midieron las vibraciones moleculares con precisión en escalas diminutas. Identificar la carga eléctrica de los iones jugó un papel crucial para comprender las interacciones moleculares en la interfaz agua/aire, ya que la disposición molecular proporciona información esencial sobre estas interacciones.

El físico molecular Mischa Bonn del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros destacó que estas interfaces están presentes en todo el planeta, y estudiarlas no solo contribuye a la comprensión básica, sino que también puede impulsar el desarrollo de dispositivos y tecnologías avanzadas.

Las conclusiones de la investigación desafían las creencias anteriores al revelar que, en lugar de una doble capa eléctrica que orienta las moléculas de agua en una única dirección, los iones se agotan en la interfaz agua/aire, generando una orientación molecular diferente a lo previamente establecido.

El coautor principal, el Dr. Yair Litman, del Departamento de Química de Yusuf Hamied, dijo lo siguiente: «Nuestro trabajo demuestra que la superficie de soluciones de electrolitos simples tiene una distribución de iones diferente de lo que se pensaba anteriormente y que el subsuelo enriquecido en iones determina cómo se organiza la interfaz: en la parte superior hay algunas capas de agua pura, luego una capa rica en iones y finalmente la solución salina a granel».

Este descubrimiento no solo podría revolucionar los modelos de química atmosférica, sino que también tiene el potencial de abrir nuevas perspectivas en diversos campos científicos. Este hallazgo disruptivo está en camino de desafiar y cambiar paradigmas establecidos hasta ahora. Incluso se anticipa que los libros de texto deberán actualizarse para reflejar esta evolución, que podría estar vinculada a procesos ambientales influenciados por la actividad humana.

Procesos internos del planeta Tierra

Por otro lado, científicos de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Yonsei han compartido los resultados de una investigación que arroja luz sobre los procesos internos de la Tierra, mediante un artículo en ‘Nature Geoscience’.

Los experimentos a alta presión realizados por los investigadores demuestran que el agua subducida reacciona químicamente con materiales nucleares en el límite entre el núcleo y el manto, a unos 2.896 kilómetros bajo la superficie terrestre.

Esta interacción da lugar a una capa rica en hidrógeno, sin silicio, que modifica la estructura del núcleo, creando una capa delgada y distintiva. Estos hallazgos desafían la concepción previa de un intercambio limitado de materiales entre el núcleo y el manto, sugiriendo un ciclo global del agua más complejo de lo imaginado.