Nueva teoría de cómo crecen los copos de nieve

Las fases gaseosa, líquida y sólida existen simultáneamente

Los científicos han descubierto qué impulsa el delicado y complejo microcosmos de pequeñas terrazas, pirámides y cráteres que se encuentran en la superficie del hielo. Estas estructuras en miniatura, ocultas debajo de una fina capa de agua antes de la fusión, se desarrollan y evolucionan debido a una interacción dinámica entre las fases gaseosa, líquida y sólida, que existen simultáneamente.

En un nuevo artículo los investigadores han modelado el proceso de creación de copos de nieve en las primeras etapas.

El Dr. David Sibley, de la Escuela de Ciencias de la Universidad de Loughborough, dijo que la estructura de la forma del hielo depende de varios factores, incluidas las condiciones de presión y temperatura circundantes. Dijo: "El crecimiento del hielo es un proceso dinámico que puede ocurrir al ser alimentado por agua que se congela o mediante la congelación del vapor de agua del aire circundante".

"Sin embargo, son más similares de lo que parecen a primera vista, ya que la interfaz entre el hielo y el aire tiene una película microscópica de agua líquida, a veces denominada capa de fusión previa. No se comprende bien la forma en que se transfiere el agua entre estas fases de vapor, líquida y sólida. Sin embargo, nuestro nuevo modelo matemático tiene en cuenta explícitamente la capa de fusión previa, lo que permite comprender mejor su participación en el proceso de crecimiento del hielo".

Comprender cómo crecen los cristales de hielo y la formación de estructuras, como los copos de nieve, permitirá a los científicos aprender más sobre el cambio climático.

El Dr. Sibley dijo: "Los copos de nieve en una etapa temprana están hechos de un solo cristalito de hielo. Su forma es importante para predecir la dispersión de la radiación solar y tiene un impacto en el calentamiento global. La forma de los cristales de hielo está dictada por las tasas de crecimiento de las diferentes facetas de los cristales, y nuestra teoría ayuda a comprender cómo cambian las tasas de crecimiento con la humedad circundante".

"A baja humedad, el hielo crece principalmente a partir de la colisión de moléculas de vapor, pero si la humedad es lo suficientemente grande, crece directamente a partir de una película gruesa de fusión previa, mediante el mismo mecanismo de crecimiento del hielo a partir del agua subenfriada en masa".

La investigación titulada "How ice grows from premelting films and water droplets", se ha publicado en Nature Communications