El mundo científico ha presenciado un avance significativo en la comprensión de las propiedades fundamentales del agua: la identificación de la vigésimo primera forma de hielo, denominada Hielo XXI. Este hallazgo, documentado en la prestigiosa revista «Nature Materials», desafía radicalmente las nociones previas sobre cómo las moléculas de H2O pueden organizarse en estado sólido, especialmente cuando se superan los límites estándar de temperatura y presión. El Hielo XXI se manifiesta como una fase metaestable con una estructura cristalina tetragonal, logrando existir a temperatura ambiente, aunque únicamente bajo la aplicación de una compresión colosal.
La investigación crucial se llevó a cabo en instalaciones de vanguardia, utilizando el Láser Europeo de Rayos X XFEL y la fuente de fotones PETRA III, ambos ubicados en centros de investigación alemanes, con la participación de expertos de DESY. Los científicos del Instituto Coreano de Investigación de Estándares y Ciencia (KRISS) desempeñaron un papel fundamental en este proyecto. El núcleo del experimento consistió en manipular la muestra de agua a una velocidad sin precedentes: fue sometida a una presión de hasta 2 gigapascales, lo que equivale a aproximadamente 20.000 atmósferas, en un lapso de tan solo 10 milisegundos. Para lograr esta hazaña, se empleó una celda de yunques de diamante.
El proceso experimental fue repetido miles de veces, mientras que los cambios moleculares se registraron a una frecuencia asombrosa de un millón de capturas por segundo, permitiendo un seguimiento detallado y preciso del proceso de cristalización. Esta nueva estructura se distingue claramente de las veinte modificaciones de hielo ya conocidas por la ciencia. Su red tetragonal se caracteriza por albergar celdas elementales inusualmente grandes, las cuales, según el análisis realizado en la línea de luz P02.2 de PETRA III, contienen exactamente 152 moléculas de agua.
Científicos como Geun Woo Lee, de KRISS, señalaron que la rapidez extrema de la compresión permitió que el agua mantuviera su estado líquido bajo una presión que normalmente la habría obligado a transformarse en Hielo VI. La fase Hielo VI es aquella cuya existencia se postula en el interior de satélites helados del sistema solar, como son Titán y Ganímedes. Este fenómeno de supercompresión rápida es clave para estabilizar la nueva fase.
Si bien la aplicación práctica inmediata de este descubrimiento en la vida cotidiana es limitada debido a las condiciones extremas necesarias para su formación, su relevancia para la astrofísica es incalculable. La comprensión del comportamiento del agua en estos regímenes de presión y tiempo extremos abre nuevas avenidas para la modelización de la estructura interna de los planetas helados y sus lunas. Este conocimiento actúa como un catalizador para la revisión de los modelos existentes, ya que cada nueva fase, como el Hielo XXI, revela posibilidades ocultas de la materia. El simple hecho de demostrar una variabilidad tan compleja en el agua, una sustancia tan familiar y omnipresente, impulsa a los investigadores a continuar la búsqueda de estados metaestables no descubiertos.