Um experimento liderado pela Universidade de Nevada, Las Vegas, detectou uma transformação do gelo a mais de dois milhões de atmosferas de pressão. A descoberta pode ajudar a compreender o interior de planetas como Urano e Netuno.
Uma equipe internacional de cientistas descobriu que a água submetida a pressões superiores a 222 gigapascais (GPa), equivalentes a aproximadamente 2,2 milhões de vezes a pressão atmosférica terrestre, passa por uma transformação inesperada em sua estrutura cristalina. A pesquisa, conduzida pelo físico Ashkan Salamat, da Universidade de Nevada, em Las Vegas (UNLV), foi publicada em 15 de outubro de 2026 na revista científica Communications Chemistry e divulgada pela universidade em 20 de outubro.
Os pesquisadores comprimiram amostras minúsculas de água entre dois diamantes e examinaram sua estrutura com técnicas espectroscópicas e difração de raios X. Os resultados revelaram que, nessas condições extremas, o gelo perde parte da simetria de sua organização atômica, um comportamento que desafia as expectativas sobre como determinadas estruturas cristalinas evoluem com o aumento da pressão.
A descoberta traz novos subsídios para estudar as propriedades da água em ambientes que não existem naturalmente na superfície terrestre, mas que podem estar presentes nas profundezas de planetas gigantes do Sistema Solar.
Dois diamantes permitiram reproduzir pressões extremas
Para realizar o experimento, os pesquisadores utilizaram uma ferramenta conhecida como célula de bigorna de diamante.
Esse dispositivo permite posicionar amostras microscópicas entre as superfícies de dois diamantes, aproximadas por um mecanismo de compressão.
Graças à dureza extraordinária do diamante e ao tamanho extremamente reduzido das superfícies de contato, é possível gerar pressões gigantescas sobre quantidades minúsculas de material.
Neste caso, a equipe conseguiu estudar água submetida a condições superiores a 222 GPa.
Para dimensionar essa magnitude, um gigapascal equivale a um bilhão de pascais, enquanto a pressão atmosférica habitual ao nível do mar é de aproximadamente 101.325 pascais.
As condições alcançadas superaram em muito as pressões a que a água está submetida nos oceanos terrestres.
Durante a compressão, o material foi analisado por espectroscopia, técnica que permite estudar suas propriedades com base em sua interação com a radiação.
Em seguida, os cientistas usaram raios X de alta intensidade para investigar como os átomos se distribuíam no sólido comprimido.
Esse procedimento permitiu identificar alterações estruturais que não poderiam ser observadas por métodos convencionais.
O gelo perdeu simetria quando se esperava uma organização mais compacta
O resultado mais relevante surgiu da análise de uma forma de gelo conhecida como gelo X, que se forma sob pressões extraordinariamente elevadas.
Ao contrário do gelo comum, que tem estrutura cristalina hexagonal, o gelo X possui uma organização cúbica, na qual os átomos de hidrogênio ocupam posições simétricas entre os átomos de oxigênio.
Com o aumento da pressão, muitos materiais tendem a adotar estruturas compactas e relativamente simples, embora esse comportamento não seja uma regra universal.
Os pesquisadores encontraram indícios de que o gelo X começa a perder sua simetria cúbica por volta de 222 GPa.
A transformação foi detectada por meio de alterações nos padrões de difração de raios X, que permitem identificar as distâncias e orientações características dos átomos em um cristal.
A pressões próximas de 230 GPa, as medições mostraram sinais distintos, compatíveis com uma distorção da estrutura original.
Isso significa que a água não apenas mantém sua organização enquanto seus átomos se aproximam: ela pode se reorganizar em uma configuração de menor simetria.
O resultado demonstra que a compressão extrema pode gerar comportamentos estruturais consideravelmente mais complexos do que sugerem os modelos simplificados.
Cientistas identificaram duas estruturas possíveis
Embora os experimentos tenham fornecido evidências de uma transformação cristalina, ainda há dúvidas sobre a configuração exata assumida pelo material.
Os padrões de raios X foram compatíveis com duas alternativas estruturais: uma organização ortorrômbica, denominada Pbcm, e outra tetragonal, identificada como P4₂/nnm.
Ambas têm simetria inferior à da estrutura cúbica característica do gelo X.
Para avaliar qual delas era mais provável, os pesquisadores realizaram cálculos computacionais baseados em princípios fundamentais da física quântica.
Os resultados favoreceram a estrutura ortorrômbica Pbcm, embora as medições experimentais não tenham permitido descartar completamente a alternativa tetragonal.
Essa distinção é importante porque o estudo não comprova de forma definitiva uma única configuração atômica para todas as condições de pressão analisadas.
O que os resultados sustentam é que o gelo comprimido perde simetria.
A equipe também reconhece uma incerteza experimental na pressão de transição, estimada em aproximadamente 222 ± 12 GPa.
Descoberta pode explicar fenômenos no interior de Urano e Netuno
A importância do resultado vai além do comportamento do gelo em laboratório.
Os cientistas consideram que conhecer as propriedades da água sob pressões extremas é fundamental para compreender a estrutura interna de planetas como Urano e Netuno.
Os dois corpos celestes são classificados como gigantes de gelo com base nos modelos de composição de seus interiores, onde podem existir quantidades significativas de água, amônia e metano submetidas a pressões e temperaturas enormes.
Essas condições podem fazer com que substâncias conhecidas assumam estados físicos muito diferentes dos observados na Terra.
A água, por exemplo, pode apresentar fases sólidas de alta pressão e comportamentos mais complexos quando submetida simultaneamente à compressão e a temperaturas elevadas.
Ashkan Salamat, diretor do Laboratório de Condições Extremas de Nevada, explicou que o comportamento da água em condições diferentes das terrestres é mais complexo do que se considerava até então.
O pesquisador ressaltou que os experimentos permitem reproduzir alguns aspectos dos ambientes existentes no interior de outros planetas, cujas regiões profundas ainda não podem ser observadas diretamente.
As informações disponíveis sobre Urano e Netuno vêm principalmente de observações astronômicas, modelos físicos e medições realizadas por missões espaciais, como a Voyager 2.
Os experimentos de laboratório fornecem dados adicionais para comparar com esses modelos e estudar como os materiais podem se organizar em seus interiores.
No entanto, a pesquisa não demonstra que a mesma fase do gelo identificada em laboratório necessariamente exista no interior de Urano ou Netuno.
As condições planetárias reais envolvem temperaturas variáveis, misturas de substâncias e processos físicos que não são reproduzidos integralmente pela compressão de amostras de água relativamente puras.
Outros experimentos também estão revelando formas extraordinárias de gelo
O resultado se soma a uma linha de pesquisa que já identificou numerosas transformações da água em condições extremas.
Atualmente, são conhecidas várias fases cristalinas do gelo, que se diferenciam pela disposição de seus átomos e pelas faixas de pressão e temperatura em que podem se formar.
Em setembro de 2026, outra equipe internacional publicou na Nature Materials resultados experimentais sobre uma transição para uma fase denominada gelo XXII, observada a pressões superiores a aproximadamente 308 GPa.
O estudo identificou uma estrutura ortorrômbica estável até pelo menos 340 GPa.
A diferença entre os valores de pressão relatados pelas duas pesquisas reflete a complexidade de determinar quando começa uma distorção estrutural e quando ocorre uma transição de fase claramente identificável.
Os resultados não devem ser interpretados automaticamente como medições equivalentes de um mesmo fenômeno, pois os procedimentos experimentais e os critérios usados para reconhecer as transformações podem variar.
A pesquisa liderada por Salamat apresenta evidências de perda de simetria a pressões inferiores às usadas para identificar a transição para o gelo XXII.
Ambos os trabalhos ampliam o conhecimento experimental sobre uma região do comportamento da água que, durante anos, foi estudada principalmente com base em previsões teóricas.
O que ainda falta descobrir sobre a água sob pressões gigantescas
O próximo desafio científico é determinar com maior precisão as estruturas que surgem durante a compressão e estabelecer como suas propriedades mudam quando a temperatura também aumenta.
Essas pesquisas podem contribuir para aperfeiçoar os modelos de densidade, composição e evolução do interior dos planetas.
Também podem ajudar a compreender melhor as transformações das ligações químicas da água em condições nas quais seu comportamento difere radicalmente do observado à pressão ambiente.
Por enquanto, a descoberta não representa a identificação de uma nova substância nem uma aplicação tecnológica imediata.
O material continua sendo H₂O, mas seus átomos assumem uma organização diferente em consequência das forças extremas aplicadas.
A principal conclusão é que até mesmo uma molécula tão estudada como a água ainda apresenta propriedades estruturais que não são totalmente conhecidas.
A mais de dois milhões de atmosferas, o gelo pode se tornar menos simétrico, em vez de manter uma estrutura cúbica. O resultado leva a uma revisão dos limites de estabilidade do material e oferece novas ferramentas para investigar a matéria nas profundezas de outros mundos.
