Orden y caos: los misterios científicos que guarda una gota de agua


Orden y caos: los misterios científicos que guarda una gota de agua

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Un científico resuelve un misterio hídrico con implicaciones profundas para la ciencia.

 

A pesar de nuestra absoluta dependencia, el agua es un misterio. Los científicos no entienden por qué se expande al enfriarse; por qué el agua caliente se vuelve hielo más rápido que la fría; ni se explican su extraordinaria tensión superficial, la cual le permite adherirse a la tierra y sostener insectos. “Es como si el agua tratara de ocultar sus secretos”, dice John Russo, matemático de la Universidad de Bristol, Inglaterra, quien cree haber desentrañado uno de ellos.

La mayoría de los científicos que intenta analizar las peculiaridades del agua, lo hace sometiéndola a condiciones extremas, tales como temperaturas muy bajas. Pero Russo y sus colegas de la Universidad de Tokio adoptaron una estrategia diferente y crearon modelos computarizados de “agua extrema”, como él la llama. En sus simulaciones, modificaron los enlaces que mantienen unidas las moléculas hasta que empezaron a comportarse como un líquido más normal. “Apagamos la rareza”, informa Russo. Entonces el equipo pudo ver cuáles eran las estructuras de enlace que hacían falta para la conducta anómala. Por ejemplo, cuando el hielo simulado dejó de flotar, el equipo supo que había eliminado la estructura responsable de ese rasgo particular.

Su conclusión fue tan sorprendente como el sujeto de estudio. “Debes imaginar que el agua es dos líquidos distintos, pero mezclados”, explica Russo. La diferencia entre ellos: los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas las moléculas. En uno, hay cuatro dispuestos en un tetraedro simétrico y organizado; digamos, una pirámide de cuatro caras. En el otro, las pirámides están desordenadas e interconectadas. Parece que el agua está formada por partes iguales de orden y caos. Un resultado muy poético para el recurso más valioso de la Tierra.

El hallazgo, publicado en abril en Proceedings of the National Academy of Sciences, podría influir en los modelos de cambio climático que predicen la manera como las crecientes temperaturas alterarán nuestro mundo. “El agua es importante para la física básica sobre la acción del cambio climático”, asegura Chris Milly, hidróloga de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos. Por ejemplo, no se ha esclarecido del todo cómo es que se forman cristales de agua en las nubes y, no obstante, los cristales determinan cuánta luz solar reflejarán las nubes hacia el espacio, un cálculo muy importante para modelar el calentamiento futuro.

Milly agrega que explicar la conducta peculiar del agua no es tan importante como saber, simplemente, que existe, lo cual significa que la teoría de los dos líquidos tal vez no mejore los modelos climáticos. Sin embargo, esa es apenas una aplicación potencial. La criopreservación (congelación de tejidos) y muchos procesos biológicos fundamentales dependen de las propiedades peculiares del agua. Russo espera que investigaciones posteriores revelen más secretos.

Publicado en cooperación con Newsweek / Published in cooperation with Newsweek

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