O experimento em que a água é separada em 'dois líquidos'

*Atualização, às 19h13 de 15/12/2020: A versão original da reportagem foi ajustada para tornar mais evidente que as diferentes configurações da água somente aparecem em condições extremas; a menção anterior a dois "estados" distintos foi substituída pela palavras "configurações" e "formatos". Também foram incluídas explicações mais detalhadas sobre o fenômeno e apontamentos da pesquisadora Marcia Cristina Bernardes Barbosa, professora de física na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e diretora da Academia Brasileira de Ciências (ABC).

Diferente dos outros líquidos, ao congelar, a água se expande; quando está quente, congela mais rápido do que quando está fria.

Além de essencial, a água é estranhamente única — conta-se mais de 70 propriedades que a diferenciam de outros líquidos.

Na verdade, para alguns especialistas, o comportamento físico e químico da água é tão estranho que ela chega a se comportar, em condições extremas, como se fosse dois líquidos diferentes — ou o mesmo líquido em duas configurações distintas, uma mais densa e outra menos densa.

Um cientista que defende isso é Anders Nilsson, professor de Química e Física da Universidade de Estocolmo. Em um experimento recente, ele afirma ter demonstrado essa "vida dupla" da água — que no entanto só aparece em temperaturas baixíssimas e sob pressão alta, e não na água como a conhecemos no dia-a-dia.

"Não é que a água seja um líquido complexo", explicou o pesquisador à BBC News Mundo, o serviço em espanhol da BBC.

"Na verdade, ela é como a mistura de dois líquidos simples."

Essa hipótese não é nova: foi proposta nos anos 1990 pelo professor Harry Eugene Stanley, da Universidade de Boston, e vem sendo aprimorada com simulações de computador por Nilsson e sua equipe.

À primeira vista, a água parece um líquido uniforme; entretanto, nos experimentos, a nível microscópico, suas moléculas flutuam, separando-se em duas configurações marcadas por diferentes densidades. Em condições normais, porém, esses dois formatos encontram-se misturados.

Isso, de acordo com os trabalhos de Nilsson, é o que explica as "estranhezas" da água.

Em um experimento recente, ele e sua equipe analisaram uma amostra de água ultrapura sob temperatura de -63 ºC e com pressão até 3 mil vezes superior à atmosférica.

Assim, foi possível observar, através de raios X, como grupos de moléculas se formaram e se deslocaram de um lado para o outro.

A equipe também notou que essa "anomalia" se torna mais evidente quanto mais baixa a temperatura.

"O que vemos são dois líquidos fingindo ser um só, por meio da flutuação", aponta Nilsson.

Os pesquisadores manipularam as condições de pressão, conduzindo-a a diferentes níveis em questão de nanossegundos, mas sempre evitando que a amostra congelasse.

Professora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), a física Marcia Cristina Bernardes Barbosa explicou à BBC News Brasil por e-mail por que esse controle milimétrico foi necessário.

"Estas duas estruturas de água líquida sobrevivem por um tempo muito pequeno, pois nesta temperatura a água em equilíbrio congela", escreveu Barbosa, também diretora da Academia Brasileira de Ciências (ABC).

"A ideia é antiga e vem de Stanley. Nilsson faz, no entanto, experimentos deslumbrantes que mostram em poucos segundos a existência das duas fases líquidas que só sobrevivem rapidamente, dando lugar ao gelo."

Na verdade, a equipe de Nilsson defende que suas descobertas podem explicar fenômenos não só relativos à água em si, mas tudo que é ligado a ela na natureza.

Fivos Perakis, um dos pesquisadores da Universidade de Estocolmo que faz parte do grupo, menciona por exemplo o que isso implica para os seres vivos.

"Eu me pergunto se os dois estados líquidos podem ser um fator importante nos processos biológicos das células", questiona Perakis.

Ele também vislumbra avanços como na dessalinização da água, afinal, "o acesso à água potável será um dos maiores desafios diante das mudanças climáticas", lembra.

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