Sin hielo en los mundos helados: la concha especial protege a la vieira de la acumulación de hielo
Alas de avión que no se congelan o células solares que generan electricidad incluso en invierno: las superficies sin hielo son importantes para muchas aplicaciones
Un equipo de científicos dirigido por Konrad Meister, profesor de la Universidad de Alaska Southeast y jefe de grupo del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros, ha estudiado ahora una especie de vieira antártica que se opone al proceso de formación de hielo con la ayuda de la superficie de su concha. Debido a su especial estructura, las finas capas de hielo se adhieren mal y son fácilmente arrastradas por la corriente. El descubrimiento podría contribuir al desarrollo de superficies biónicas sin hielo a largo plazo.
Debido a la estructura regular de la superficie del mejillón "Adamussium colbecki", el hielo se adhiere a él muy débilmente y puede ser fácilmente arrastrado por las corrientes.
Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Las aguas antárticas presentan unas condiciones en las que los objetos y los seres vivos pueden congelarse incluso bajo el agua. Esto supone un gran problema para los desplazamientos marítimos en las regiones polares. El llamado agua superenfriada tiene una temperatura justo por debajo del punto de congelación. Debido al alto contenido en sal, el agua de la Antártida tiene un punto de congelación de unos -1,9 °C, pero está unos 0,05 °C más fría. Las más pequeñas perturbaciones, como granos de arena o superficies, pueden hacer que esta agua superenfriada se congele, con consecuencias a veces fatales para las criaturas que no pueden sobrevivir congeladas.
La vieira antártica "Adamussium colbecki" lo resiste, como sabe el químico Konrad Meister. Meister es profesor de la Universidad de Alaska y dirige un grupo de investigación del departamento de Mischa Bonn en el Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros (MPI-P) de Maguncia. Durante una expedición en la Antártida, los buceadores le llamaron la atención sobre la vieira con un eficaz mecanismo de protección contra el hielo. "Nuestros buceadores informaron de que nunca habían observado hielo a gran escala en la superficie de esta especie de vieira autóctona", afirma Meister.
El equipo internacional de investigación, formado por miembros de varios grupos de investigación del MPI-P, así como de la Universidad de Oregón, sospecha que la especie de vieira desarrolló una estructura superficial especial durante la evolución que la protege del hielo. Mientras que las vieiras de las regiones más cálidas tienen superficies de concha desordenadas o lisas, la especie antártica tiene una estructura microscópica muy regular.
El microscopio revela pequeñas crestas que se extienden en un patrón radiante en su concha. Estas crestas hacen que el agua se congele preferentemente allí. Si el proceso de congelación continúa, se forma una capa continua de hielo que se apoya únicamente en las crestas. Debido a la escasa adherencia entre el hielo y la concha, la más pequeña corriente submarina puede volver a lavar el hielo y la vieira no se congela.
Además de los estudios con el microscopio, el equipo de investigación también llevó a cabo experimentos de congelación con la Antártida y con una vieira de regiones más cálidas. Se comprobó que se necesita mucha menos fuerza para eliminar la capa de hielo en la vieira antártica que en las otras especies.
"Es emocionante cómo la evolución ha dado obviamente una ventaja a esta vieira", dice Konrad Meister. "A partir del conocimiento de la concha sin hielo se pueden concebir nuevas aplicaciones tecnológicas basadas en el principio de la biónica. Por ejemplo, las superficies sin hielo podrían ser muy interesantes para la navegación polar".
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