Burbujas atrapadas en el hielo exprés

Original: "Coupled gas and bubble dynamics at the solidification front"
arXiv:2601.15045 · 2026-01-21 · CC BY 4.0 · 2 min
Científicos congelaron un refresco y observaron cómo nacen y quedan atrapadas las burbujas en el hielo.

En un vaso de refresco, las burbujas suben alegremente hacia la superficie. Pero si congelas el agua, algunas burbujas quedan atrapadas en el hielo. ¿Cómo llegan allí? El hielo crece empujando el gas, pero no siempre tiene tiempo de hacerlo.

Los científicos tomaron agua carbonatada (agua con dióxido de carbono disuelto) y la congelaron a diferentes velocidades: de 1 a 20 micrómetros por segundo. Es como si el frente de hielo avanzara a una velocidad que va desde el grosor de un cabello humano por minuto hasta el grosor de un cabello en tres segundos. La temperatura se cambió de forma gradual, con un gradiente constante de 15 grados por milímetro.

Con un microscopio de fluorescencia se observó cómo, frente al avance del hielo, el gas se acumulaba en diminutas burbujas. Resulta que cada burbuja tiene su propio "tiempo de reflexión": cuántos segundos necesita el gas para formar una burbuja. Si el hielo avanza lentamente, las burbujas tienen tiempo de crecer y escapar. Si avanza rápido, el hielo las alcanza y las sella.

La velocidad del hielo decide el destino de la burbuja: el hielo lento le da la oportunidad de escapar, el rápido la atrapa en una jaula cristalina.

Esto no es solo un juego con refrescos. En metalurgia, las burbujas de gas dentro de una pieza fundida son un defecto que debilita el material. En el hielo, en cambio, las burbujas almacenan aire antiguo: gracias a ellas los científicos saben cómo era el clima hace miles de años. Ahora se puede predecir con mayor precisión dónde y cuántas burbujas se formarán durante la solidificación.

En el agua carbonatada hay aproximadamente de 3 a 4 veces más dióxido de carbono disuelto que en el agua del grifo. Al congelarse, este gas es expulsado por el hielo y se acumula en burbujas: el mismo efecto que hace que el hielo de los refrescos sea turbio.

En la novela de Kurt Vonnegut "La cuna del gato" existe el hielo-nueve, una forma ficticia de hielo que congela todo a su alrededor. Nuestro experimento con burbujas en agua congelada es un paso hacia la comprensión de cómo controlar la estructura del hielo y de otros materiales.

Científicos
Ludwig BoltzmannJames JeansCecilia Payne-GaposchkinArchimedesDaniel BernoulliLeonhard Euler
Conceptos
nucleación de burbujas cósmicas solidificación coagulación turbulenta gas de formación estelar cristalización condensación nucleación colisión de burbujas dinámica de fluidos en medios porosos comportamiento de fases del agua evaporación dinámica del polvo sobreenfriamiento nube flujo de fluido vapor de agua densidad del gas obstáculo confinamiento de plasma mezcla turbulenta