El hielo I (h), que es el hielo que generalmente se forma en las condiciones climáticas ambientales de la Tierra (temperatura y presión barométrica), siempre será menos denso que el agua líquida. Aquí está la tabla de densidad sobre la temperatura:
En el recuadro, puede ver la densidad del agua líquida pura cerca del punto de congelación (puede notar que nunca llega a 1.0, a pesar de que las propiedades del agua definen el punto de referencia para gran parte del sistema SI, incluida la densidad; esto se debe a que la mayoría de esos puntos de referencia se basan en las propiedades del agua de mar, que es más densa). El gráfico más grande es la densidad del agua a través de sus estados sólido y líquido. Observe el salto bastante considerable a la derecha en 0 * C. Aquí es donde el hielo se forma o pierde la estructura reticular hexagonal que crea cuando se congela a 1 ATM. Todos los valores para el agua líquida son más densos que cualquier valor para el hielo. Entonces, el hielo de cualquier temperatura flotará en agua líquida de cualquier temperatura.
Ahora, eso es para agua pura y fresca. El hielo de agua de mar es más denso porque los iones de la sal llenan algunos de los huecos del hielo. Sin embargo, no lo suficiente; El hielo de agua de mar tiene aproximadamente la misma densidad que el hielo de agua dulce (917 kg / m3), y aún mucho menor que la densidad de cualquier agua líquida.
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Entonces, para obtener una situación en la que el hielo se hunda, tenemos que abandonar la Tierra, o al menos crear entornos que superen con creces lo que normalmente es posible en la naturaleza. Una de ellas es la luna de Júpiter, Ganímedes. La combinación de Ganímedes de alto calor interno debido a su núcleo fundido, junto con su baja presión atmosférica, crea una situación en la que pueden existir formas “exóticas” de hielo. Ice-V y Ice-VI, a diferencia del Ice-Ih en la superficie de la luna (y la mayoría de las cosas en la tercera roca), son forzados a una estructura tetragonal por la intensa presión bajo la cual se forman; El agua es literalmente compactada por la presión hasta que las moléculas no pueden moverse entre sí, por lo tanto, por definición, se vuelven sólidas. Esta misma presión también hace que el hielo tetragonal sea más denso que el agua líquida, por lo que este hielo se forma en el fondo del mar subterráneo de Ganímedes:
Entonces, en conclusión, sí, el hielo puede hundirse en agua líquida. Pero, no verá que suceda en la Tierra, al menos no fuera de un laboratorio de física capaz de colocar agua por debajo de 200kPa y 2 GPa a aproximadamente -50 * C.
