A forma da água: pode haver dois tipos de H2O líquida, mais e menos densa

Água não é tudo igual. De acordo com cientistas, não há apenas uma, mas sim duas formas de água líquida. É uma teoria que vem sendo estudada há décadas, mas que acaba de ganhar mais evidências.

Novos experimentos, pela primeira vez, teriam observado diretamente a transformação de um estado para outro, e vice-versa, acontecer. Não foi utilizada água pura, mas sim soluções viscosas com o açúcar trealose, a baixíssimas temperaturas.

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Há 30 anos, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Boston (EUA) foi quem primeiro sugeriu a existência de duas formas de água líquida, com densidades diferentes. Elas podem existir simultaneamente e também se converter uma na outra, desde que sob influência de mudanças de pressão e bem abaixo do ponto de congelamento normal da água.

Uma suposição chocante para a época. Desde então, cientistas procuram por esta suposta transição entre líquido e líquido. Aos poucos, foram se acumulando evidências que comprovavam a teoria.

Líquidos são substâncias desordenadas - então não é óbvio que consigam suportar estruturas com diferentes densidades. Transições de fase já foram relatadas em materiais como silicone, gálio, fósforo e silicatos. Mas encontrar isso em água, fluida, é notadamente desafiador.

Um problema-chave é conseguir analisar estados superfrios sem deixar as amostras congelarem. Uma das maneiras é transformar o líquido em uma emulsão, dispersando-o em pequenas gotículas, nas quais a chance de formar cristais de gelo é menor.

A trealose é um crioprotetor natural, produzido por alguns animais, como insetos, para evitar que seu sangue congele no frio extremo. No estudo, soluções de água com baixa concentração de trealose foram emulsificadas e pressurizadas, a temperaturas abaixo de 159K (-115°C), e depois descompactadas novamente.

Neste processo, o cientista japonês Yoshiharu Suzuki observou um aumento da densidade, enquanto a pressão era aumentada; e uma diminuição de densidade na descompressão. Estas mudanças aconteceram com a solução ainda viscosa, e não vitrificada. Para Suzuki, foi uma mudança de forma do líquido.

Para outros cientistas, porém, a trealose, mesmo em concentrações relativamente baixas, pode ter alterado a estrutura das ligações de hidrogênio da água.

Entender como soluções superfrias se comportam pode ter implicações para a biologia, explicando por que os animais usam a trealose como anticongelante, e até para a criopreservação humana - para manter corpos "congelados", é preciso evitar cristais de gelo, que podem causar danos aos danos aos tecidos biológicos.

Uma melhor compreensão do comportamento da água em diferentes temperaturas e pressões também pode ser útil em uma aplicação prática bastante necessária: no desenvolvimento de novas técnicas para purificar e dessalinizar a água do mar.

Também pode contribuir para a astrofísica, pois estados ricos em água de diferentes densidades podem existir nas atmosferas de outros planetas, principalmente os gigantes gasosos, como Júpiter e Saturno. Na Terra, água super-resfriada é encontrada naturalmente na maioria das nuvens, e pode se converter em gelo quase imediatamente.

As descobertas do estudo, publicado na última semana na revista Proceedings (PNAS), ainda não são prova definitiva de uma transição líquido-líquido em água, mas aumentam significativamente o crescente corpo de evidências para a hipótese.