O gelo dá origem a trovoadas: esta descoberta pode explicar a origem dos relâmpagos, segundo uns cientistas na Nature

O gelo desempenha normalmente um papel discreto na nossa vida quotidiana: arrefece as nossas bebidas, forma glaciares e complica as nossas estradas no inverno. Mas raramente o imaginamos como um ator de alta tecnologia. No entanto, um grupo de investigadores descobriu que este material banal tem um superpoder escondido: pode gerar eletricidade.

O estudo, publicado na revista Nature Physics e liderado por equipas do Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2), da Universidade Autónoma de Barcelona, da Universidade de Xi'an Jiaotong (China) e da Universidade de Stony Brook (EUA), mostra que o gelo é um material flexoelétrico.

Simplificando, isso significa que, quando é dobrado ou deformado de forma irregular, liberta uma carga elétrica. E o mais surpreendente: se for combinado com sal, este efeito é potenciado até mil vezes.

Flexoelectricidade: quando a dobragem gera eletricidade

A palavra pode parecer complicada, mas a ideia é simples. Há materiais que, quando pressionados, geram eletricidade; chamam-se piezoeléctricos. O quartzo é o exemplo clássico. O gelo não pertence a esse clube, mas tem uma qualidade irmã: a flexoelectricidade.

Em vez de exigir uma pressão uniforme, como os piezoelétricos, o gelo responde a deformações irregulares, como a flexão ou a torção. No laboratório, os investigadores descobriram que uma fina folha de gelo gera uma diferença de potencial elétrico quando é dobrada. E quando repetiram a experiência com gelo salgado, a eletricidade produzida foi enorme.

Sabemos que os relâmpagos se formam quando se acumula uma diferença de potencial elétrico suficiente na nuvem. Essa carga está relacionada com a colisão de partículas de gelo que, de alguma forma, acabam eletrificadas. O problema é que o mecanismo exato sempre foi difícil de entender.

A flexoeletricidade parece ser a peça que faltava. Quando os cristais de gelo colidem, deformam-se de forma irregular, e essa deformação gera carga elétrica. No laboratório, as medições da equipa coincidiram com as observadas em trovoadas reais. Por outras palavras, o gelo que se dobra na nuvem pode ser a verdadeira origem dos relâmpagos.

Gelo ferroelétrico: outro superpoder

O estudo também descobriu outra coisa: a temperaturas extremamente baixas, inferiores a -113 °C, o gelo pode tornar-se ferroelétrico.

Nesse estado, a sua superfície desenvolve uma polarização elétrica que pode ser invertida através da aplicação de um campo externo, um comportamento semelhante ao de um íman. Com isto, o gelo acrescenta um segundo “modo elétrico”: a flexoeletricidade a temperaturas mais elevadas (até 0 °C) e a ferroeletricidade em condições de congelação extrema.

De repente, o gelo equipara-se aos materiais avançados atualmente utilizados em sensores e condensadores.

O sal como multiplicador

O gelo puro já é surpreendente, mas quando misturado com sal, os resultados são impressionantes. Com uma concentração suficiente, a eletricidade gerada pode ser até mil vezes superior à do gelo normal e um milhão de vezes mais intensa do que a do sal sozinho.

O segredo está na forma como os iões do sal se movem dentro da estrutura cristalina do gelo e na fina película de água que cobre a sua superfície. Este movimento desigual de cargas cria correntes internas que amplificam o efeito elétrico.

A descoberta abre dois caminhos interessantes. Por um lado, fornece um quadro físico para uma melhor compreensão das trovoadas, um tópico chave na meteorologia. Por outro lado, sugere que o gelo pode tornar-se um material útil para a conceção de dispositivos eletrónicos em ambientes extremamente frios.

Parece-lhe futurista? Talvez, mas não é impossível. Em planetas e luas gelados, onde o gelo é abundante, esta propriedade poderia ser aproveitada como fonte de energia ou como parte de sensores concebidos para funcionar em condições extremas.