¿Cómo se forma la nieve?

El universo es un lugar complejo. Hay muchísimas cosas que no entendemos de él. A veces esta falta de entendimiento, esta ignorancia, puede llevarnos a pensar que algo tan complicado como un copo de nieve no puede surgir por azar. Podemos pensar que las simples leyes de la naturaleza no son capaces, sin una mano que las guíe, de crear algo tan delicado, sutil y perfecto. Pero para eso existe la ciencia, para llegar al entendimiento. Para eliminar, o hacer lo más pequeña posible, esa ignorancia. Porque, ¿Cómo se forma un copo de nieve?

A menudo, cuando decimos "copo de nieve", en realidad nos referimos a un cristal de nieve. Esto es simplemente un cristal individual de hielo, donde las moléculas de agua se alinean en una matriz hexagonal precisa, mostrando esa simetría de seis puntas tan reconocible. “Copo de nieve” es un término más general. Puede referirse a un cristal individual de nieve, pero también se refiere a casi cualquier cosa que caiga de las nubes cuando hace suficiente frío. Durante una nevada cientos o incluso miles de cristales de nieve colisionan y se adhieren en el aire, formando lo que llamamos copos de nieve.

Los cristales de nieve no son gotas de lluvia congeladas, pues eso sería granizo. Un cristal de nieve se forma cuando el vapor de agua del aire se deposita directamente en hielo sin pasar antes por un estado líquido. Cuanto más vapor se condense en un cristal de nieve incipiente, éste crecerá y se desarrollará, en un proceso de retroalimentación. Es entonces cuando emergen sus intrincados patrones.

Entonces, ¿por qué tienen formas complejas y simétricas? Un cristal de nieve estereotípico, de los que acaban teniendo esa forma de estrella de seis puntas, comienza con la formación de una pequeña placa hexagonal. De esas seis esquinas brotarán ramas a medida que el cristal crezca. Al revolotear por las nubes, el cristal experimentará temperatura y humedad cambiantes. Las distintas condiciones harán que los brazos crezcan de manera diferente. La forma exacta del cristal final está determinada por el camino preciso que siguió a través de las nubes y la atmósfera. Sin embargo, puesto que los seis brazos del cristal siguieron el mismo camino, experimentando los mismos cambios al mismo tiempo, crecen al unísono, generando una forma compleja pero simétrica. No hay fuerzas misteriosas que aseguren que todos crezcan de la misma manera. En realidad, la mayoría de los cristales de nieve no son especialmente simétricos, aunque las imágenes que vemos a menudo nos hagan pensar lo contrario. Los cristales irregulares son, de hecho, los más comunes.

La simetría de seis puntas de un cristal de nieve surge de algo mucho más fundamental, de la disposición de las moléculas de agua en la red cristalina del hielo. Aunque algunos cristales de nieve son placas delgadas y planas con forma de estrella, los copos de nieve son estructuras tridimensionales, y su forma varía enormemente, reflejando la belleza y la complejidad de los procesos naturales que los crean. Pero incluso la forma de los cristales más simples esconde una complejidad enorme. Los copos de nieve más sencillos comienzan su vida como prismas hexagonales. Cada prisma tiene dos bases y seis caras laterales, que podrán crecer de diferentes formas según las condiciones ambientales. A partir del prisma inicial pueden crecer columnas hexagonales largas y delgadas o placas hexagonales planas y anchas, o cualquier forma intermedia.

La formación de un copo de nieve no sigue unas instrucciones preestablecidas y su estructura surge de la combinación de varios procesos diferentes. Uno de estos procesos es el facetado, que forma superficies planas en el cristal, reflejando la simetría molecular subyacente. Otro proceso es la ramificación, que da lugar a estructuras complejas que emergen del hielo. Finalmente, el afilado empuja el crecimiento del cristal hacia placas delgadas y planas o columnas huecas y delgadas. Estos procesos guían el crecimiento del cristal de nieve de manera muy variada. El facetado crea orden, en forma de prisma hexagonal simple y perfecto. La ramificación introduce el caos y la belleza, creando la imagen de dendrita estelar hexagonal que solemos asociar a los cristales de nieve. Con la mezcla correcta de orden y caos, la naturaleza a veces crea cristales de nieve que son tanto complejos como simétricos.

La forma en que crecen los cristales de nieve depende en gran medida de la temperatura y la humedad en las nubes. Los cristales estelares más grandes y fotogénicos solo crecen en un rango de temperatura estrecho alrededor de -15 °C. Las agujas y columnas se forman alrededor de -6 °C. Las columnas coronadas aparecen cuando la temperatura cambia durante el crecimiento de los cristales. Es importante recordar que estas son temperaturas en las nubes; por lo que la temperatura será mayor a nivel del suelo. Además, los cristales más elaborados y ramificados crecen cuando la humedad es alta. Los prismas simples crecen cuando la humedad es baja o cuando los cristales son diminutos.

A pesar de todo lo que sabemos sobre la formación de cristales de nieve, es mucho aun lo que desconocemos. Estos procesos manejan tantas variables, que caracterizarlos perfectamente es complicado. Los procesos de retroalimentación del cristal durante su crecimiento acaban creando la complejidad que tanto apreciamos. De todas formas, algo tan pequeño y común como un copo de nieve nos recuerda que la belleza no está solo en el cosmos ni en las partículas cuánticas, sino también en la ciencia más cotidiana.