¿Cómo es el hielo del espacio? Astrónomos descubren que se parece menos al agua de lo que creíamos
El hielo más común del universo, lejos de ser un caos congelado, guarda un sorprendente orden oculto. El hallazgo desafía décadas de teorías sobre su naturaleza amorfa y ofrece nuevos interrogantes sobre los procesos cósmicos en los que interviene.
Por Enrique Coperías
Representación visual de la estructura del hielo amorfo de baja densidad. En el material amorfo (azul) se ocultan muchos cristalitos diminutos (blanco). Cortesía: Michael B Davies, UCL and University of Cambridge
Una nueva investigación liderada por el físico Michael Davies y sus colegas de la University College de Londres (UCL) y la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, afirma que el hielo más común del universo no es completamente amorfó, como se pensaba, sino que contiene diminutos cristales incrustados en su estructura desordenada.
El hallazgo, publicado en la revista Physical Review B, desafía una idea sostenida durante décadas sobre la naturaleza del hielo espacial, y abre nuevas preguntas sobre los procesos cósmicos en los que interviene.
A diferencia del hielo cristalino que encontramos en la Tierra —ordenado a escala atómica y responsable de la simetría de los copos de nieve—, el hielo que se forma en las regiones frías del espacio, como cometas, lunas heladas y nubes de polvo interestelar, ha sido considerado siempre como amorfo: sin estructura definida, congelado a temperaturas tan bajas que no le permiten organizarse.
Este tipo de hielo, conocido como hielo amorfo de baja densidad, representa la forma predominante de agua congelada en el cosmos.
Este hielo contiene nanocristales dispersos en su matriz amorfa
Sin embargo, Davies y sus colaboradores descubrieron, mediante simulaciones por ordenador, que los datos experimentales disponibles encajan mejor si se asume que este hielo no está desordenado por completo. Según sus modelos, contiene pequeños cristales de tres nanómetros —un poco más anchos que una hebra de ADN— dispersos en su matriz amorfa.
Esta mezcla de orden y caos altera la concepción tradicional del hielo espacial como una fotografía congelada del agua líquida.
El equipo también llevó a cabo experimentos con muestras reales de hielo amorfo generadas por diferentes métodos, desde la deposición de vapor de agua sobre superficies extremadamente frías, imitando así la formación de hielo en granos de polvo cósmico, hasta el calentamiento de hielo amorfo de alta densidad, previamente comprimido en condiciones extremas.
Al calentar lentamente estas muestras, observaron que el tipo de cristal resultante variaba según la historia del hielo. Esta memoria estructural sugiere que el hielo amorfo de baja densidad no es del todo desordenado: si lo fuera, no conservaría huellas de su pasado.
Así afecta a las teorías sobre el origen de la vida
«Ahora tenemos una imagen bastante clara de cómo es el hielo más común del cosmos a nivel atómico —explica Davies. Y añade—: Esto es importante porque el hielo interviene en muchos procesos cosmológicos: en la formación de planetas, en la evolución de las galaxias y en cómo se desplaza la materia por el espacio».
Más allá del interés fundamental, el hallazgo tiene implicaciones en las teorías sobre el origen de la vida. Una de ellas, la panspermia, plantea que los ingredientes básicos para la vida pudieron haber llegado a la Tierra a bordo de un cometa. Si ese cometa estaba hecho de hielo amorfo de baja densidad, se pensaba que su estructura desordenada podía haber albergado moléculas como aminoácidos.
No obstante, la presencia de cristales podría reducir ese espacio disponible, limitando su capacidad como vehículo biológico. Aun así, Davies señala que «las regiones amorfas seguirían siendo candidatas viables para almacenar estos compuestos».
Ganímedes, la luna más grande de Júpiter, se compone de silicatos y hielo de agua en cantidades aproximadamente iguales. El hielo, sometido a temperaturas extremas, presenta una mezcla de regiones amorfas y cristales nanométricos. Estos patrones podrían influir en la dinámica geológica y en la posibilidad de albergar compuestos orgánicos. Cortesía: NASA
Una mejora para las fibras ópticas
Los resultados también arrojan luz sobre el propio concepto de materiales amorfos, ampliamente utilizados en tecnologías avanzadas. «Por ejemplo, las fibras ópticas necesitan ser amorfas para funcionar correctamente. Si descubrimos que contienen cristales diminutos y conseguimos eliminarlos, podríamos mejorar su rendimiento», comenta Christoph Salzmann, coautor del estudio y profesor de Química en la UCL.
Para obtener estos resultados, los científicos emplearon dos enfoques distintos de simulación:
✅ Congelaron cajas virtuales de agua a -120 °C a distintas velocidades, lo que produjo combinaciones variables de hielo cristalino y amorfo. El mejor ajuste con los datos experimentales se daba cuando el hielo tenía un 20% de cristalinidad.
✅ Generaron simulaciones con muchos pequeños cristales muy próximos entre sí, cuyas regiones intermedias se volvieron desordenadas, reproduciendo de este modo una estructura equivalente.
El hielo, una sustancia aún misteriosa
En palabras de Davies, la investigación es la continuación de una larga historia de descubrimientos sobre el hielo en sus múltiples formas. El hielo amorfo de baja densidad se identificó por primera vez en los años treinta, al condensar vapor de agua sobre metal muy frío. Su versión de alta densidad fue descubierta en los ochenta al comprimir hielo común a temperaturas cercanas a los -200 °C.
El propio equipo de este estudio anunció en 2023 una nueva forma intermedia: el hielo amorfo de densidad media, con una densidad similar al agua líquida, que ni flota ni se hunde.
«Igual que la vida, el agua sigue siendo un misterio en muchos sentidos —afirma Angelos Michaelides, coautor de la Universidad de Cambridge—. Y estas formas amorfas podrían ser clave para entender sus anomalías».
A medida que la humanidad mira más allá de la Tierra, conocer con precisión las propiedades del hielo se vuelve esencial. «En el espacio, el hielo podría usarse como escudo contra la radiación o como fuente de combustible —dice Davies. Y concluye—: Para eso, necesitamos saber cómo se comporta realmente».▪️
Información facilitada por la UCL
Fuente: M. B. Davies et al. Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains. Physical Review B (2025). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.112.024203
