Un experimento liderado por la Universidad de Nevada, Las Vegas, detectó una transformación del hielo a más de dos millones de atmósferas de presión. El hallazgo podría ayudar a comprender el interior de planetas como Urano y Neptuno.
Un equipo internacional de científicos descubrió que el agua sometida a presiones superiores a 222 gigapascales (GPa), equivalentes a aproximadamente 2,2 millones de veces la presión atmosférica terrestre, experimenta una transformación inesperada en su estructura cristalina. La investigación, dirigida por el físico Ashkan Salamat, de la Universidad de Nevada en Las Vegas (UNLV), fue publicada el 15 de octubre de 2026 en la revista científica Communications Chemistry y difundida por la universidad el 20 de octubre.
Los investigadores comprimieron diminutas muestras de agua entre dos diamantes y examinaron su estructura mediante técnicas espectroscópicas y difracción de rayos X. Los resultados revelaron que, bajo estas condiciones extremas, el hielo pierde parte de la simetría de su organización atómica, un comportamiento que cuestiona las expectativas sobre cómo evolucionan determinadas estructuras cristalinas cuando aumenta la presión.
El descubrimiento aporta nuevos antecedentes para estudiar las propiedades del agua en ambientes que no existen naturalmente en la superficie terrestre, pero que podrían encontrarse en las profundidades de planetas gigantes del sistema solar.
Dos diamantes permitieron reproducir presiones extremas
Para desarrollar el experimento, los investigadores utilizaron una herramienta conocida como celda de yunque de diamante.
Este dispositivo permite colocar muestras microscópicas entre las superficies de dos diamantes que se aproximan mediante un mecanismo de compresión.
Debido a la extraordinaria dureza del diamante y al tamaño extremadamente reducido de las superficies de contacto, es posible generar presiones gigantescas sobre cantidades diminutas de material.
En este caso, el equipo consiguió estudiar agua sometida a condiciones de más de 222 GPa.
Para dimensionar la magnitud, un gigapascal equivale a mil millones de pascales, mientras que la presión atmosférica habitual al nivel del mar es de aproximadamente 101.325 pascales.
Las condiciones alcanzadas superaron ampliamente las presiones que experimenta el agua en los océanos terrestres.
Durante la compresión, el material fue examinado mediante espectroscopía, una técnica que permite estudiar sus propiedades a partir de su interacción con la radiación.
Posteriormente, los científicos utilizaron rayos X de alta intensidad para investigar cómo se distribuían los átomos dentro del sólido comprimido.
Este procedimiento permitió identificar modificaciones estructurales que no podrían observarse mediante métodos convencionales.
El hielo perdió simetría cuando se esperaba una organización más compacta
El resultado más relevante apareció al analizar una forma de hielo conocida como hielo X, que se desarrolla bajo presiones extraordinariamente elevadas.
A diferencia del hielo común, caracterizado por una estructura cristalina hexagonal, el hielo X posee una organización cúbica en la que los átomos de hidrógeno ocupan posiciones simétricas entre los átomos de oxígeno.
Al aumentar la presión, muchos materiales tienden a adoptar estructuras compactas y relativamente simples, aunque este comportamiento no constituye una regla universal.
Los investigadores encontraron evidencia de que el hielo X comienza a perder su simetría cúbica alrededor de los 222 GPa.
La transformación fue detectada mediante cambios en los patrones de difracción de rayos X, que permiten identificar las distancias y orientaciones características de los átomos dentro de un cristal.
A presiones cercanas a 230 GPa, las mediciones mostraron señales diferenciadas compatibles con una distorsión de la estructura original.
Esto significa que el agua no simplemente mantiene su organización mientras sus átomos se acercan, sino que puede reorganizarse en una configuración de menor simetría.
El resultado demuestra que la compresión extrema puede generar comportamientos estructurales considerablemente más complejos de lo que sugieren los modelos simplificados.
Los científicos identificaron dos posibles estructuras
Aunque los experimentos proporcionaron evidencia de una transformación cristalina, todavía existen interrogantes sobre la configuración exacta que adopta el material.
Los patrones de rayos X resultaron compatibles con dos alternativas estructurales: una organización ortorrómbica denominada Pbcm y otra tetragonal identificada como P4₂/nnm.
Ambas presentan menor simetría que la estructura cúbica característica del hielo X.
Para evaluar cuál era más probable, los investigadores utilizaron cálculos computacionales basados en principios fundamentales de la física cuántica.
Los resultados favorecieron la estructura ortorrómbica Pbcm, aunque las mediciones experimentales no permitieron descartar completamente la alternativa tetragonal.
Esta distinción es relevante porque el estudio no demuestra de manera definitiva una única configuración atómica para todas las condiciones de presión examinadas.
Lo que sí respalda es la existencia de una pérdida de simetría del hielo comprimido.
El equipo también reconoce una incertidumbre experimental en la presión de transición, expresada como aproximadamente 222 ± 12 GPa.
El descubrimiento podría explicar fenómenos dentro de Urano y Neptuno
La importancia de este resultado trasciende el comportamiento del hielo en laboratorio.
Los científicos consideran que conocer las propiedades del agua a presiones extremas resulta fundamental para comprender la estructura interna de planetas como Urano y Neptuno.
Ambos cuerpos son clasificados como gigantes helados debido a los modelos de composición de sus interiores, donde podrían existir cantidades importantes de agua, amoníaco y metano sometidas a enormes presiones y temperaturas.
Estas condiciones pueden provocar que sustancias familiares adopten estados físicos muy diferentes de los observados en la Tierra.
El agua, por ejemplo, puede presentar fases sólidas de alta presión y comportamientos más complejos cuando se combinan compresión y temperaturas elevadas.
Ashkan Salamat, director del Laboratorio de Condiciones Extremas de Nevada, explicó que el comportamiento del agua bajo condiciones distintas de las terrestres resulta más complejo de lo que se había considerado previamente.
El investigador destacó que los experimentos permiten reproducir algunos aspectos de los ambientes existentes dentro de otros planetas, donde todavía no es posible obtener observaciones directas de sus regiones profundas.
La información disponible sobre Urano y Neptuno procede principalmente de observaciones astronómicas, modelos físicos y mediciones realizadas por misiones espaciales como Voyager 2.
Los experimentos de laboratorio proporcionan datos adicionales para contrastar esos modelos y estudiar cómo podrían organizarse los materiales en sus interiores.
Sin embargo, la investigación no demuestra que la misma fase de hielo identificada en laboratorio exista necesariamente dentro de Urano o Neptuno.
Las condiciones planetarias reales incluyen temperaturas variables, mezclas de sustancias y procesos físicos que no quedan reproducidos íntegramente al comprimir muestras de agua relativamente puras.
Otros experimentos también están revelando formas extraordinarias de hielo
El resultado se incorpora a una línea de investigación que ha identificado numerosas transformaciones del agua bajo condiciones extremas.
Actualmente se conocen múltiples fases cristalinas del hielo, diferenciadas por la disposición de sus átomos y por los intervalos de presión y temperatura en los que pueden formarse.
En septiembre de 2026, otro equipo internacional publicó en Nature Materials resultados experimentales sobre una transición hacia una fase denominada hielo XXII, observada a presiones superiores a aproximadamente 308 GPa.
Ese estudio identificó una estructura ortorrómbica estable hasta al menos 340 GPa.
La diferencia entre los valores de presión reportados por ambas investigaciones refleja la complejidad de determinar cuándo comienza una distorsión estructural y cuándo se manifiesta una transición de fase claramente identificable.
Los resultados no deben interpretarse automáticamente como mediciones equivalentes de un mismo fenómeno, ya que los procedimientos experimentales y los criterios utilizados para reconocer las transformaciones pueden diferir.
La investigación liderada por Salamat aporta evidencia de pérdida de simetría a presiones inferiores a las utilizadas para identificar la transición al hielo XXII.
Ambos trabajos amplían el conocimiento experimental sobre una región del comportamiento del agua que durante años dependió principalmente de predicciones teóricas.
Qué falta por descubrir sobre el agua a presiones gigantescas
El siguiente desafío científico consiste en determinar con mayor precisión las estructuras que aparecen durante la compresión y establecer cómo cambian sus propiedades cuando también aumenta la temperatura.
Estas investigaciones podrían contribuir a mejorar los modelos de densidad, composición y evolución de los interiores planetarios.
También permitirían comprender mejor las transformaciones de los enlaces químicos del agua en condiciones donde su comportamiento difiere radicalmente del observado a presión ambiental.
Por ahora, el descubrimiento no supone la identificación de una nueva sustancia ni una aplicación tecnológica inmediata.
El material continúa siendo H₂O, pero sus átomos adoptan una organización diferente como consecuencia de las fuerzas extremas aplicadas.
La principal conclusión es que incluso una molécula tan estudiada como el agua conserva propiedades estructurales que todavía no se conocen completamente.
A más de dos millones de atmósferas, el hielo puede volverse menos simétrico en lugar de mantener una estructura cúbica, un resultado que obliga a revisar sus límites de estabilidad y ofrece nuevas herramientas para investigar la materia en las profundidades de otros mundos.
REDIMIN Responde
¿Qué transformación del hielo fue detectada en el experimento liderado por la Universidad de Nevada, Las Vegas?
El experimento detectó que el hielo sometido a presiones superiores a 222 gigapascales (GPa) experimenta una transformación inesperada en su estructura cristalina, perdiendo parte de la simetría de su organización atómica.
¿Qué técnica utilizaron los investigadores para estudiar el agua bajo alta presión?
Los investigadores comprimieron diminutas muestras de agua entre dos diamantes y examinaron su estructura mediante técnicas espectroscópicas y difracción de rayos X.
¿Qué estructuras cristalinas se identificaron como posibles para el hielo bajo presión extrema?
Se identificaron dos posibles estructuras cristalinas: una organización ortorrómbica denominada Pbcm y otra tetragonal identificada como P4₂/nnm, ambas con menor simetría que la estructura cúbica del hielo X.
¿Cuál es la relevancia del descubrimiento para el estudio de planetas como Urano y Neptuno?
El descubrimiento es relevante porque conocer las propiedades del agua a presiones extremas ayuda a comprender la estructura interna de planetas como Urano y Neptuno, donde podrían existir cantidades importantes de agua sometidas a enormes presiones y temperaturas.
¿Qué incertidumbre existe en la presión de transición del hielo según el estudio?
El estudio reconoce una incertidumbre experimental en la presión de transición, expresada como aproximadamente 222 ± 12 GPa.
