Una explicación propuesta recientemente para la resbaladicidad del hielo ha reavivado un debate que dura ya siglos.

Un artículo de Paulina Rowińska. Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorialmente independiente respaldada por la Fundación Simons.

Los sólidos no suelen tener superficies tan resbaladizas. Vídeo: Marcus Lindstrom

La razón por la que podemos deslizarnos con elegancia en una pista de patinaje o resbalar torpemente en una acera helada es que la superficie del hielo está recubierta por una fina capa de agua. Los científicos coinciden en general en que esta capa lubricante, de carácter líquido, es la responsable de que el hielo sea resbaladizo. Sin embargo, discrepan sobre por qué se forma dicha capa.

En los últimos dos siglos se han debatido tres teorías principales sobre este fenómeno. A principios de este año, investigadores en Alemania propusieron una cuarta hipótesis que, según ellos, resuelve el enigma.

¿Pero realmente lo hace? Aunque el consenso parece más cercano, todavía no se ha alcanzado. Por ahora, el problema de la resbaladicidad sigue abierto.

Hipótesis 1: Presión

A mediados del siglo XIX, un ingeniero inglés llamado James Thomson sugirió que, al pisar el hielo, la presión que ejercemos funde su superficie, volviéndola resbaladiza. En condiciones normales, el hielo se funde cuando la temperatura alcanza los cero grados Celsius. Sin embargo, la presión reduce su punto de fusión, de modo que incluso a temperaturas más bajas podría formarse una capa de agua en la superficie. Esta relación teórica entre el punto de fusión y la presión fue confirmada experimentalmente por el hermano menor de Thomson, William, más conocido como Lord Kelvin.

No obstante, en la década de 1930, Frank P. Bowden y T. P. Hughes, del Laboratorio de Química Física de la Universidad de Cambridge, pusieron en duda la teoría de la fusión por presión. Calcularon que un esquiador medio ejerce una presión demasiado baja como para alterar de forma significativa el punto de fusión del hielo. Para lograrlo, el esquiador tendría que pesar miles de kilogramos.

Hipótesis 2: Fricción

Bowden y Hughes propusieron una explicación alternativa para la formación de la capa de agua: que esta se funde debido al calor generado por la fricción del objeto que se desliza sobre el hielo.

El grupo de Daniel Bonn en la Universidad de Ámsterdam creó una pista de patinaje sobre hielo microscópica para investigar la cuestión de la resbaladicidad. Vídeo: Daniel Bonn

Pusieron a prueba su teoría en una cueva de hielo artificial en los Alpes suizos, utilizando un complejo dispositivo para medir la fricción entre el hielo y otros materiales. Descubrieron que la fricción era mayor con materiales que conducen bien el calor, como el latón, que con malos conductores como la ebonita. A partir de ello concluyeron que, cuando el hielo es frotado por un material que absorbe fácilmente el calor, queda menos calor disponible para fundir el hielo, lo que lo hace menos resbaladizo. Esto respaldaba su teoría de que la fusión por fricción es responsable de la resbaladicidad del hielo.

Aunque esta explicación sigue apareciendo en los libros de texto, muchos científicos no están de acuerdo con ella. «El problema es que solo se funde el hielo que queda detrás, no el hielo sobre el que realmente se está patinando», afirma Daniel Bonn, físico de la Universidad de Ámsterdam. El hielo puede ser resbaladizo en el mismo instante en que lo pisamos, antes de que se produzca cualquier movimiento capaz de generar calentamiento por fricción.

Para poner a prueba la hipótesis de la fricción, Bonn y su equipo crearon una pista de patinaje microscópica. Hicieron girar una pieza de metal (que representaba la cuchilla de un patín) a distintas velocidades, midiendo en cada caso la fuerza necesaria para mover el metal y la fuerza que este ejercía sobre el hielo. El cociente entre ambas fuerzas les proporcionó una medida de la resbaladicidad del hielo. Los científicos comprobaron que esta no dependía de la velocidad, lo que sugiere que el calentamiento por fricción —que debería aumentar con la velocidad— no es la causa de que el hielo sea resbaladizo.

Hipótesis 3: Prefusión

Existe otra posibilidad: que la superficie del hielo esté húmeda incluso antes de que nada entre en contacto con ella.

En 1842, el científico inglés Michael Faraday observó que dos cubitos de hielo en contacto se congelan entre sí, y que incluso una mano caliente se adhiere al hielo. Atribuyó este fenómeno a una fina capa prefundida que se sitúa sobre la superficie expuesta del hielo y que vuelve a congelarse cuando queda cubierta. Faraday no pudo explicar por qué ocurre esto, y hubo que esperar casi un siglo para que otros científicos —en particular Charles Gurney y Woldemar Weyl— propusieran una explicación de por qué podría producirse esta «prefusión superficial».

Intuyeron que las moléculas cercanas a la superficie se comportan de manera diferente a las que se encuentran en el interior del hielo. El hielo es un cristal, lo que significa que cada molécula de agua está fijada en una red periódica. Sin embargo, en la superficie, las moléculas de agua tienen menos vecinas con las que enlazarse y, por tanto, mayor libertad de movimiento que en el hielo sólido. En esta denominada capa prefundida, las moléculas son fácilmente desplazadas por un patín, un esquí o un zapato.

Hoy en día, los científicos coinciden en general en que la capa prefundida existe, al menos cerca del punto de fusión, pero discrepan sobre su papel en la resbaladicidad del hielo.

Hace unos años, Luis González MacDowell, físico de la Universidad Complutense de Madrid, y sus colaboradores realizaron una serie de simulaciones para determinar cuál de las tres hipótesis —presión, fricción o prefusión— explica mejor la resbaladicidad del hielo. «En las simulaciones por ordenador se pueden ver los átomos moverse», explicó, algo que no es viable en experimentos reales. «Y se puede observar realmente a los vecinos de esos átomos» para comprobar si están distribuidos de forma periódica, como en un sólido, o desordenada, como en un líquido.

Observaron que su bloque de hielo simulado estaba, en efecto, recubierto por una capa de aspecto líquido de apenas unas pocas moléculas de espesor, tal como predice la teoría de la prefusión. Cuando simularon un objeto pesado deslizándose sobre la superficie del hielo, la capa se engrosó, en consonancia con la teoría de la presión. Por último, analizaron el calentamiento por fricción. Cerca del punto de fusión del hielo, la capa prefundida ya era gruesa, de modo que el calentamiento por fricción no tenía un impacto significativo. Sin embargo, a temperaturas más bajas, el objeto deslizante producía calor que fundía el hielo y engrosaba la capa.

«Nuestro mensaje es que las tres hipótesis controvertidas actúan simultáneamente, en mayor o menor medida», afirmó MacDowell.

Hipótesis 4: Amorfización

O quizá la fusión de la superficie no sea la causa principal de la resbaladicidad del hielo.

Recientemente, un equipo de investigadores de la Universidad del Sarre, en Alemania, ha identificado argumentos en contra de las tres teorías predominantes. En primer lugar, para que la presión fuese lo suficientemente alta como para fundir la superficie del hielo, el área de contacto entre, por ejemplo, los esquís y el hielo tendría que ser «irrazonablemente pequeña», escriben. En segundo lugar, para un esquí que se desplaza a una velocidad realista, los experimentos muestran que la cantidad de calor generada por la fricción es insuficiente para provocar la fusión. En tercer lugar, comprobaron que a temperaturas extremadamente bajas el hielo sigue siendo resbaladizo incluso aunque no exista una capa prefundida. (Las moléculas superficiales siguen teniendo pocos vecinos, pero a bajas temperaturas no disponen de energía suficiente para superar los fuertes enlaces con las moléculas del hielo sólido). «Así que o bien la resbaladicidad del hielo proviene de una combinación de todas ellas o de algunas de ellas, o bien hay algo más que todavía no conocemos», señala Achraf Atila, científico de materiales del equipo.

Científicos de materiales de la Universidad del Sarre (Alemania) demostraron mediante simulaciones por ordenador que, al deslizarse dos bloques de hielo, una capa amorfa en el centro se engrosa gradualmente. Fuente: Phys. Rev. Lett. 135, 066204 (2025)

Los científicos buscaron explicaciones alternativas en investigaciones sobre otras sustancias, como el diamante. Los pulidores de gemas saben desde hace tiempo, por experiencia, que algunas caras de un diamante son más fáciles de pulir, o «más blandas», que otras. En 2011, otro grupo de investigación alemán publicó un artículo explicando este fenómeno. Crearon simulaciones por ordenador de dos diamantes deslizándose entre sí. Los átomos de la superficie eran extraídos mecánicamente de sus enlaces, lo que les permitía moverse, formar nuevos enlaces, y así sucesivamente. Este deslizamiento daba lugar a una capa sin estructura, «amorfa». A diferencia de la naturaleza cristalina del diamante, esta capa es desordenada y se comporta más como un líquido que como un sólido. Este efecto de amorfización depende de la orientación de las moléculas en la superficie, por lo que algunas caras de un cristal son más blandas que otras.

Atila y sus colegas sostienen que un mecanismo similar ocurre en el hielo. Simularon superficies de hielo deslizándose entre sí, manteniendo la temperatura del sistema simulado lo suficientemente baja como para garantizar la ausencia de fusión. Inicialmente, las superficies se atraían entre sí, de forma similar a los imanes. Esto se debía a que las moléculas de agua son dipolos, con concentraciones desiguales de carga positiva y negativa. El extremo positivo de una molécula atrae al extremo negativo de otra. Esta atracción en el hielo creaba diminutas soldaduras entre las superficies deslizantes. A medida que las superficies se deslizaban una sobre otra, las soldaduras se rompían y se formaban otras nuevas, modificando gradualmente la estructura del hielo.

En otra simulación del equipo alemán, una superficie rugosa más realista se desliza sobre el hielo, desplazando las moléculas superficiales. Fuente: Phys. Rev. Lett. 135, 066204 (2025)

Las simulaciones indican que el deslizamiento destruye mecánicamente la red cristalina ordenada del hielo, creando una capa amorfa que se engrosa a medida que continúa el deslizamiento. El equipo afirma que esto, y no la fusión, explica la resbaladicidad del hielo, especialmente a bajas temperaturas.

Un consenso congelado

MacDowell confía en los resultados de Atila y sus colaboradores, aunque considera que la amorfización solo se produce a altas velocidades de deslizamiento (los autores discrepan, pero simular velocidades de deslizamiento bajas requiere una cantidad de potencia computacional prohibitiva).

Bonn también respalda la nueva explicación, que, según afirma, concuerda con estudios experimentales sobre objetos deslizándose sobre hielo realizados por su grupo en 2021. Tanto esos experimentos como las nuevas simulaciones sugieren que el hielo es resbaladizo debido a cambios estructurales en su superficie, aunque los investigadores caracterizan lo que ocurre utilizando términos distintos. Atila considera que los cambios están impulsados por el desplazamiento mecánico de las moléculas de agua, mientras que Bonn pone el acento en la movilidad intrínseca de las moléculas superficiales. Compara la superficie con un suelo cubierto de pequeñas bolas: «Como son tan móviles, es imposible mantenerse en pie si estás en una habitación así. Del mismo modo que es muy difícil mantenerse en pie cuando estás sobre el hielo».

La diferencia entre sus descripciones «es una cuestión semántica», según Bonn, pero el coautor de Atila, Sergey Sukhomlinov, no está de acuerdo. «Creo que se trata de mecanismos diferentes, aunque puedan parecer similares», afirma.

Sin duda, nos estamos acercando a resolver la aparentemente sencilla pregunta, con siglos de antigüedad, de por qué el hielo es resbaladizo. En este punto, la falta de un vocabulario compartido entre los investigadores podría ser uno de los mayores obstáculos para resolver la cuestión. Efectos similares pueden recibir nombres distintos, lo que sugiere hipótesis diferentes. Bonn también atribuye el problema al hecho de que «los investigadores del hielo sí que tienen opiniones distintas y contradictorias, pero en realidad no se dicen unos a otros que discrepan».

El artículo original, Why Is Ice Slippery? A New Hypothesis Slides Into the Chat., se publicó el 8 de diciembre de 2025 en Quanta Magazine.

Traducido por César Tomé López