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Há um quarto estado de água? Sólido, líquido e gasoso podem não ser os únicos

Resumo

Estudos indicam que pode existir um quarto estado de água além do sólido, líquido e gasoso. A descoberta causa debate no mundo da ciência. Já são vários os estudos que indicam que existirá não um, mas dois estados de água líquida com diferenças significativas na densidade e estrutura. A água, essencial a toda a vida na Terra e um dos líquidos mais comuns, continua a ser uma das substâncias mais intrigantes, mas também das mais estudadas, pelo seu papel crucial no planeta. Durante muito tempo, era tido como senso comum que a água se assumia em três formatos apenas: sólido, líquido e gasoso. No entanto, nos bastidores da ciência, onde que nada é tido como certo, a água há muito que levanta suspeitas de ter nela escondidos outros segredos. A ideia de que poderá existir uma quarta fase da água remonta a mais de 100 anos quando o físico-químico Sir William Hardy defendeu a existência de uma quarta fase. Também o físico alemão Wilhelm Röntgen, que primeiro descobriu os raios-X, sugeriu, em 1892, que a água poderia ser composta por duas fases distintas que coexistiam numa mistura. Desde então, várias teorias têm surgido na tentativa de explicar as propriedades únicas da água, com a década de 1990 a ser novamente marcada pelo modelo de dois estados da água líquida, baseado em simulações de computador que procuravam replicar o seu comportamento real. Na última década, muitos esforços têm sido feitos no sentido de comprovar a veracidade destas teorias e várias evidências, cuja recolha conta com a colaboração de múltiplos estudos e experiências, já foram, e continuam a ser, reunidas. Ainda assim, o tema não deixa de ser alvo de debate e o mundo da ciência não tem uma opinião única sobre o tópico.

Introdução

 O novo e enigmático estado

A água reúne um conjunto de propriedades únicas, com pelo menos 66 das suas características a diferirem das dos restantes líquidos. Químicos já vieram relacionar este conjunto único de propriedades às redes tetraédricas de ligações de hidrogénio que constituem a água, mas muitas perguntas se mantêm sem resposta.

Para Gerald Pollack, professor de Bioengenharia na Universidade de Washington, editor-chefe e fundador da revista de pesquisa WATER, diretor executivo do Institute for Venture Science e autor de – entre outros livros – “The Fourth Phase of Water” (“O quarto estado da água”), o segredo está na atenção que damos ao pormenor e aos pequenos mistérios que, todos os dias, encontramos na Natureza, mas que nem sempre questionamos.

“Às vezes vemos uma única nuvem sobre o oceano e não pensamos muito sobre isso, mas como é que essa nuvem chegou ali? Como é que a água, que está a evaporar por todo o oceano, forma uma única nuvem naquele local concreto?”, questiona, em declarações à VISÃO.

 

“Há um lagarto, conhecido como o Lagarto Jesus Cristo, que consegue movimentar-se sobre a água, sem afundar, como é que isto é possível?”

Já existem algumas respostas para tentar explicar estes fenómenos, mas muitas são “um concerto rápido”, que falha em responder a outras questões importantes.

A Natureza propõe os desafios e cabe ao ser humano olhar com atenção para os identificar. Foi isso que Pollack procurou e procura ainda fazer, admitindo que, mesmo assim, existe “ainda muito sobre a água que devíamos perceber, mas não percebemos”.

Apesar da sua composição aparentemente simples que consiste num único átomo de oxigénio combinado com dois de hidrogénio, a água não deixa de levantar, ainda, muitas questões e existe pouco conhecimento sobre o seu “comportamento social”, ou seja, a forma como as moléculas de água interagem não apenas umas com outras, mas também com outras moléculas.

O quarto estado da água é um bom começo na aventura de desvendar os seus enigmas. Mas o que diferencia este estado dos restantes? Pollack explica:

“O quarto estado é um estado ordenado da água no qual, contrariamente à água líquida, onde as moléculas têm mais liberdade e se movimentam aleatoriamente um elevado número de vezes a cada segundo, as moléculas apresentam uma estrutura”.

O enigmático quarto estado da água estaria algures entre os estados sólido e líquido, apresentando uma estrutura semelhante a “uma clara de ovo crua” e tendo o potencial para se assumir como a peça do puzzle perdida que permite compreender todos os fenómenos da água que não estão ainda bem explicados.

Numa das suas experiências, Pollack colocou na água uma substância hidrofílica – substância que tende a ser atraída pela água – e pôde observar que “as moléculas de água adjacentes à superfície deste material sofrem uma transformação radical e criam uma camada”. Esta camada criará outras camadas, formando uma zona à qual deu o nome de “zona de exclusão” por serem expelidas dessa região quaisquer soluções ou partículas. É essa zona que corresponde ao novo estado da água apresentado por Pollack.

Nas suas descobertas, pode, inclusive, verificar, que as várias camadas que constituíam a quarta fase da água não apresentavam a composição H2O pela qual é conhecida, mas a composição H3O2.

“É possível que exista um estado da água que não é H2O”, explicou Pollack numa apresentação realizada em parceria com a universidade de Gelph.

As novidades não ficam por aqui. Pollack e a sua equipa também repararam que a zona de exclusão não era neutra, contrariamente à “água líquida “normal”, assumindo-se antes como uma região de carga negativa. O que se segue a este conjunto de camadas é a restante água, onde se reúnem todas partículas rejeitadas pela zona de exclusão e cuja carga é positiva.

“Começamos com água neutra, adicionamos uma substância e obtemos uma zona com carga negativa, o que significa que deve existir também uma zona com carga positiva”, explica.

Um universo de potencialidades

Segue-se agora uma outra questão importante: o que significa tudo isto? “Esta divisão de cargas funciona como uma bateria e conseguimos provar que dá energia suficiente para acender, por exemplo, uma lâmpada.”

A cada resposta surgem mais questões e com cada questão mais oportunidades. Podemos obter energia da água? A resposta não é tão simples como um “sim”, mas não deixa de surpreender.

“Se começarmos com algo que é aleatório, como a água líquida, e quisermos construir algo que é ordenado, como é o quarto estado da água, temos de lá colocar energia. Não conseguimos obter alguma coisa a partir de nada.”. E de onde vem essa energia? “Nós descobrimos que a energia necessária para que a água se comporte como uma bateria provém da luz, em especial da radiação infravermelha.”. Radiação essa que é emitida por todos os corpos.

Com a ajuda apenas de luz infravermelha, e, de forma menos eficaz, de outros tipos de luz como a luz visível, a água consegue gerar energia, o que mostra um “um enorme potencial” para variadíssimos campos, garante Pollack. As implicações desta descoberta poderiam influenciar desde as áreas da biologia e química à ciência atmosférica e engenharia.

Além de ajudar a responder a várias questões sobre o comportamento anómalo da água, a proposta de Pollack traria um leque de oportunidades úteis ao ser humano. A energia que existe neste quarto estado da água é “de graça” e pode ser recolhida pelo ser humano, garante.

Será possível que a energia que Pollack diz estar na água possa ser uma nova energia verde? Poderá esta ser uma vitória para a sustentabilidade?

Outra potencialidade que a equipa tem explorado é a obtenção de água potável. “Se tens um material hidrofílico (necessário ao aparecimento do quarto estado da água) e colocares água contaminada ao seu lado, com substâncias que queres retirar, o que acontece é que todas essas partículas ou substâncias são rejeitadas e naturalmente retiradas da zona de exclusão. Esta zona fica não contaminada. Podes pôr lá bactérias que as bactérias vão ser removidas.”, explica o professor durante a conferência. “E como a zona de exclusão é grande, é fácil retirar de lá água e recolhê-la. E nós já fizemos isso.”, acrescenta.

E como provou ser possível retirar impurezas, Pollack explica que também será possível remover sal da água.

“Estamos agora pensar aplicar esta ideia na água do oceano. Usamos este método em água salgada, o sal é removido da zona de exclusão e podemos recolher água já livre de sal, água potável”.

Segundo um relatório publicado em 2019 pela UNICEF, cerca de 1 em cada 3 pessoas não têm acesso a água segura para consumo. Estará, então, escondida, nesta experiência, uma possível solução para a escassez de água potável no mundo?

A todas estas questões, Pollack não hesita em responder “Sem dúvida!”. Mas um longo caminho ainda tem de ser percorrido até que estas possibilidades possam ser postas em prática.

“Ainda é preciso fazer mais pesquisa. Há muitas questões ainda por responder”, garante, acrescentando “não estou a dizer que a praticidade de obter energia elétrica da água e da luz esteja a cem anos de distância, mas ainda há muito que tem de ser feito”.
Investimentos

Um fator chave para o avanço das suas propostas é também o “investimento” que a pesquisa recebe, explica Pollack.

“Muitas pessoas não sabem ainda destes avanços, mas acredito que se soubessem iriam investir porque o potencial de tudo isto é incrível. Estamos a usar recursos renováveis, estamos a falar de água e luz, o que poderia ser mais simples que isso? E da combinação dos dois obténs energia elétrica.”

De momento o laboratório está a receber alguns fundos que Pollack espera que continuem, porque o que não falta é “interesse em desenvolver estas descobertas”.

Uma força oposta

Há muito que a água é alvo de estudos, experiências e teorias e ao longo das décadas surgiram outras teses a tentar explicar as suas características anómalas. Um exemplo seria a proposta que defende que a água no estado líquido que conhecemos é, na verdade, a combinação de dois líquidos distintos.

“Em poucas palavras: a água não é um líquido complicado, mas dois líquidos simples com uma relação complicada.”, descreve Lars GM Peterson, professor de Física Química Teórica do Departamento de Física da Universidade de Estocolmo e coautor do estudo “Propriedades estranhas da água e do gelo explicadas: a água existe como dois líquidos diferentes”.

As múltiplas teorias que existem sobre o tópico não mudam a opinião de Pollack que não tem dúvidas ser possível afirmar, com todas as certezas, que existe uma quarta fase da água, “nós temos tantas provas e outras pessoas já confirmaram também as nossas descobertas”.

Ainda assim, no mundo das ciências, até a certeza é questionada e atingir esse título não é fácil. “Tem, sem dúvida, havido alguma resistência por parte dos cientistas em aceitar (a quarta fase da água)”.

O problema é, a seu ver, o “conservadorismo científico, a tendência em permanecermos fiéis ao que sabemos, ou achamos saber, mesmo quando existem falhas nessas teses”. E desse conservadorismo circulamos de volta ao dinheiro e à necessidade de financiamento. “Se és um cientista, tens uma carreira e queres manter o teu laboratório em funcionamento, precisas de dinheiro. Sem dinheiro não consegues contratar pessoas, não consegues comprar o material, não consegues fazer nada.”

O dinheiro pode assumir-se como um obstáculo ao desenvolvimento, mas para Pollack as raízes deste obstáculo são mais profundas e estão ligadas, inclusive, à forma como opera a comunidade científica.

“Como se obtém o dinheiro? Primeiro tens de ir a agências que reveem a tua proposta e quem, em concreto, revê a proposta? São os chamados de peritos da área.”, explica.

“E se tiveres uma ideia, como a Terra ser redonda, mas toda a gente à tua volta tiver a certeza que a Terra é plana porque ao olhar para a paisagem tudo parece plano, mesmo se apresentares algumas evidências iniciais que parecem mostrar o contrário e pedires dinheiro para explorar a proposta, o gatekeeper da agência vai contratar esses peritos da área, esses peritos no formato da Terra, para reverem aquela que pode ser uma proposta revolucionária”.

Em todo este processo, o que parece falhar é o facto de “estares a ser avaliado exatamente pelas pessoas que estás a desafiar”, garante Pollack, e acrescenta “não vais obter dinheiro nenhum assim”. Este torna-se, assim, um “problema central”, principalmente tendo em conta que “o derradeiro teste a uma ideia é saber se as suas aplicações práticas têm sucesso” e a prática será sempre dependente do investimento.

A divisão de opinião que gerou a sua descoberta é, para Pollack, um indício do seu potencial. “Albert Szent-Györgyi, que venceu o Prémio Nobel por ter descoberta a vitamina C e que é considerado por muitos o pai da bioquímica moderna, disse que a única altura em que soube que as suas pesquisas eram realmente importantes foi quando as respostas eram bipolarizadas, ou seja quando algumas pessoas diziam que era uma completa loucura e outras diziam que a pesquisa era incrível”.

“Vai sempre existir relutância das pessoas que estão a ser desafiadas, sempre”, acrescenta.

O debate sobre o tópico no mundo da ciência ainda continua e teremos de “esperar para ver o que acontece” num campo que em que todas as certezas são postas à prova.

Autora: Rita Matos para Visão (Portugal).

Texto escrito em português lusitano.

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