Al leer el título de la entrada puede que más de uno se plantee dos preguntas. La primera podría ser, ¿cómo que hielo de agua?¿Acaso hay otros tipos de hielo? Pues sí, por supuesto que los hay. El Sistema Solar es rico en hielos de dióxido de carbono, metano, amoniaco o nitrógeno, por ejemplo. La segunda pregunta es más interesante, ¿varios tipos de hielo de agua?¿El hielo de agua no simplemente hielo y punto? Efectivamente, la respuesta es no. Existen varias fases sólidas del agua, o sea, ‘hielos’, en función de la presión y la temperatura de un mundo.

En el Sistema Solar el agua es un componente abundante en planetas como Urano y Neptuno, pero la temperatura en el interior de estos planetas es demasiado elevada para que, por lo general, esté en estado sólido a pesar de las elevadas presiones. Por el contrario, las supertierras son un caso aparte. Estos planetas tienen un tamaño entre uno y cuatro veces el de nuestro planeta, por lo que el rango de presiones y temperaturas es muy distinto del que encontramos en nuestro Sistema Solar. Si una supertierra posee un porcentaje elevado de agua en su composición, ésta podría estar en varias fases sólidas denominadas hielo VI, hielo VII, hielo VIII, Hielo X, hielo XI y hielo superiónico. Este último es especialmente exótico y se caracteriza por poseer una serie de capas estables de átomos de oxígeno rodeadas por protones móviles, por lo que se trata de un hielo de agua que conduce la electricidad (de hecho, el campo magnético de Urano y Neptuno se cree que surge en una capa de hielo de agua o de amoniaco superiónico). El resto de fases del hielo presentan simetrías (tetragonales, cúbicas, etc.) y propiedades distintas a las del ‘hielo normal’ o hielo Ih, que como todos sabemos posee simetría hexagonal.

Y no sólo varios tipos de hielo de agua. En el interior de las supertierras ricas en agua debe abundar el agua líquida en varios formas. Porque además del fluido molecular que todos conocemos como ‘agua’, existe una fase iónica de este compuesto en la que el agua se disocia por completo en iones de oxígeno e hidrógeno, aunque sigue reteniendo propiedades características de un fluido. A temperaturas y/o presiones mayores los átomos se ionizan y se alcanza la fase de plasma. Las propiedades de estas fases exóticas no se entienden aún muy bien y su mera existencia es objeto de debate en algunos casos.

A medida que un planeta se enfría después de su formación nos encontraremos distintas fases de agua -tanto fluidas como sólidas- en su interior, aumentando la diversidad de exoplanetas. Por ejemplo, en un planeta que se va enfriando el agua de su interior puede pasar primero de las fases fluidas a la fase superiónica, para luego terminar en algunos de los hielos de alta presión. Las implicaciones de estas transiciones de fase son muy importantes por dos motivos. Primero, porque, como ya hemos visto, el hielo superfluido puede generar un campo magnético y proteger así a la atmósfera e hipotéticas formas de vida del viento estelar. Y segundo, porque al producirse una transición de fase se liberarán grandes cantidades de calor que pueden afectar la estructura y evolución posterior de un determinado mundo.

 Referencias:

• Li Zeng y Dimitar Sasselov, The effect of temperature evolution on the interior structure oh H2O-rich planets, ArXiV,