Según informaron este miércoles ambos centros de investigación, la superficie del hielo puede estar en tres estados diferentes con distinto grado de desorden. El paso de un estado a otro según sube la temperatura produce un cambio súbito en la tasa de crecimiento, lo que explica las distintas formas que adoptan los cristales de hielo en la atmósfera, según señala una investigación del Instituto de Química Física Rocasolano (IQFR-CSIC) y la UCM. Un trabajo que acaba de publicar en la revista 'Science Advances'.

El investigador del departamento de Química Física de la UCM, Luis González MacDowell, y coautor del estudio junto a la Investigadora del CSIC Eva Noya, de IQFR-CSIC, subrayó que “la causa de este cambio ha sido un misterio hasta la fecha". "La clave del crecimiento peculiar de los cristales de nieve está en la estructura de su superficie".

Además, recordó que que el investigador japonés Ukichiro Nakaya descubrió en los años 30 del siglo pasado que los cristales de hielo más diminutos, llamados polvo de diamante, tienen la forma de prismas hexagonales. Estos prismas pueden ser chatos, como píldoras, o alargados, como un lápiz, y pueden transformarse de una forma a la otra a ciertas temperaturas.

CAMBIO CLIMÁTICO

Los cristales de nieve en la atmósfera juegan un papel importante en el calentamiento global, ya que reflejan parte de la luz solar. “Para saber cuál es el efecto sobre el cambio climático necesitamos entender qué forma adoptan y la velocidad a la que crecen. Así que la mejora en nuestra comprensión del crecimiento del hielo nos permite colocar una pieza más de un puzzle, que tiene millones”, señaló el químico.

En el estudio, los investigadores han observado que a baja temperatura la superficie del hielo es lisa o suave y está relativamente ordenada. Las moléculas de vapor, al colisionar con la superficie, no encuentran dónde acomodarse, y se vuelven a evaporar rápidamente, con lo que el crecimiento del cristal es muy lento.

A mayor temperatura, la superficie del hielo se vuelve más desordenada, con abundantes escalones. Las moléculas de vapor encuentran fácilmente acomodo sobre los peldaños, y el cristal crece rápidamente.

CRECIMIENTO

“Hemos observado que este cambio no es gradual, sino que ocurre como causa de una transformación muy especial, llamada transición topológica. Pero lo que hace todavía más extraordinario al hielo es que, de repente, al fundirse las capas externas del cristal, su superficie se vuelve más lisa de nuevo, con menos desorden”, destacó la investigadora del CSIC, Eva Noya.

Al hacerse de nuevo muy lisa, el crecimiento cristalino se vuelve muy lento sobre esa cara del cristal, pero no sobre las demás. De repente unas crecen rápido y otra crecen despacio, y la forma del cristal se transforma, “tal y como observó Nakaya en sus experimentos hace más de 90 años”.