A águasuper-resfriada éna verdade dois la­quidos em um. Essa éa conclusão a que chegou uma equipe de pesquisa do Laborata³rio Nacional do Noroeste do Paca­fico, do Departamento de Energia dos EUA, depois de fazer as primeiras medições de águala­quida em temperaturas muito mais frias do que seu ponto de congelamento ta­pico.

A descoberta, publicada hoje na revista Science , fornece dados experimentais hámuito procurados para explicar alguns dos comportamentos bizarros que a águaexibe em temperaturas extremamente baixas encontradas no espaço sideral e nos confins da própria atmosfera da Terra. Atéagora, a águala­quida nas temperaturas mais extremas possa­veis tem sido o assunto de teorias e conjecturas concorrentes. Alguns cientistas perguntaram se émesmo possí­vel que a águarealmente exista como um la­quido em temperaturas tão baixas quanto -117,7 F (190 K) ou se o comportamento estranho éapenas a águase reorganizando em seu caminho inevita¡vel para um sãolido.

O argumento éimportante porque entender a a¡gua, que cobre 71% dasuperfÍcie da Terra, éfundamental para entender como ela regula nosso meio ambiente, nossos corpos e a própria vida.

"Mostramos que a águala­quida em temperaturas extremamente frias não éapenas relativamente esta¡vel, ela existe em dois motivos estruturais", disse Greg Kimmel, fa­sico qua­mico do PNNL. "As descobertas explicam uma controvanãrsia de longa data sobre se a águasuper-resfriada sempre cristaliza ou não antes de se equilibrar. A resposta anã: não."

Vocaª pensaria que agora entendemos a a¡gua. a‰ uma das substâncias mais abundantes e estudadas do planeta. Mas, apesar das suas aparentes simplicidade e dois a¡tomos de hidroganãnio e um a¡tomo de oxiganãnio por molanãcula-H 2 O estãoaparentemente complicado.

a‰ surpreendentemente difa­cil para a águacongelar logo abaixo de seu ponto de derretimento: a águaresiste ao congelamento, a menos que tenha algo para comea§ar, como poeira ou algum outro sãolido para se agarrar. Em águapura, épreciso um empurra£ozinho enanãrgico para empurrar as moléculas para o arranjo especial necessa¡rio para congelar. E se expande quando congela, o que éum comportamento estranho em comparação com outros la­quidos. Mas essa estranheza éo que sustenta a vida na Terra. Se os cubos de gelo afundassem ou o vapor d' águana atmosfera não retivesse o calor, a vida na Terra como a conhecemos não existiria.

O comportamento estranho da águamanteve os fa­sicos químicos Bruce Kay e Greg Kimmel ocupados por mais de 25 anos. Agora, eles e os cientistas de pa³s-doutorado Loni Kringle e Wyatt Thornley alcana§aram um marco que esperam expandir nossa compreensão das contorções que as moléculas de águala­quida podem fazer.

Va¡rios modelos foram propostos para explicar as propriedades incomuns da a¡gua. Os novos dados obtidos usando uma espanãcie de "instanta¢neo" em stop-motion de águasuper-resfriada mostram que ela pode se condensar em uma estrutura semelhante a um la­quido de alta densidade . Esta forma de densidade mais alta coexiste com uma estrutura de densidade mais baixa que estãomais em linha com a ligação ta­pica esperada para a¡gua. A proporção de la­quido de alta densidade diminui rapidamente conforme a temperatura vai de -18,7 F (245 K) para -117,7 F (190 K), apoiando as previsaµes de modelos de "mistura" para águasuper-resfriada.

Kringle e Thornley usaram espectroscopia infravermelha para espiar as moléculas de águapresas em uma espanãcie de stop motion quando uma fina pela­cula de gelo foi atingida por um laser, criando uma águala­quida super-resfriada por alguns nanossegundos fugazes.

"Uma observação importante éque todas asmudanças estruturais foram reversa­veis e reproduza­veis", disse Kringle, que realizou muitos dos experimentos.

Esta pesquisa pode ajudar a explicar o graupel, as pelotas fofas que a s vezes caem durante tempestades de clima frio. Graupel se forma quando um floco de neve interage com águala­quida super-resfriada na alta atmosfera.

"A águala­quida na atmosfera superior éprofundamente resfriada", diz Kay, um colega de laboratório do PNNL e especialista em física da a¡gua. "Quando ele encontra um floco de neve, ele congela rapidamente e, nas condições certas, cai na Terra. a‰ realmente o aºnico momento em que a maioria das pessoas sentira¡ os efeitos da águasuper-resfriada."

Esses estudos também podem ajudar a compreender como a águala­quida pode existir em planetas muito frios - Jaºpiter, Saturno, Urano e Netuno - em nosso sistema solar e além . O vapor de águasuper-resfriado também cria as belas caudas que ficam atrás dos cometas.

Aqui na Terra, uma melhor compreensão das contorções que a águapode realizar quando colocada em uma situação apertada, como uma única molanãcula de águapresa em uma protea­na, pode ajudar os cientistas a desenvolver novos medicamentos.

"Nãohámuito espaço para as moléculas de águaque circundam as protea­nas individuais", disse Kringle. "Esta pesquisa pode lana§ar luz sobre como a águala­quida se comporta em ambientes compactos."

Thornley observou que "em estudos futuros, podemos usar esta nova técnica para seguir os rearranjos moleculares subjacentes a uma ampla gama de reações químicas."

Ainda hámuito a aprender, e essas medições ajudara£o a abrir o caminho para uma melhor compreensão do la­quido vitalizador mais abundante da Terra.