Habíamos visto el curioso comportamiento de la densidad del agua que, a medida que disminuimos la temperatura por debajo de los 4º C, se vuelve menos densa, produciéndose esa mayor disminución de la densidad en el punto de congelación del agua. Esto es debido, básicamente, a que en estado de congelación las moléculas se estructuran de una forma compacta, de tal forma que cada una está rodeada de otras cuatro moléculas entrando en juego el enlace de hidrógeno que habíamos visto con anterioridad. Cuando el hielo se licua, la energía vibratoria de las moléculas rompe parte de esta ordenación estructural permitiendo que algunas moléculas estén más apelmazadas, y tengan por tanto una densidad mayor. Parte de esta ordenación se mantiene hasta los 4º C. Por encima de esta temperatura, el agua ya se comporta como otra sustancia más, disminuyendo su densidad a medida que aumentamos la temperatura.

Podemos por tanto concretar que a 0º C la densidad del agua líquida es de 0,9999 g/cm3 y la del hielo de 0,92 g/cm3, es decir, un centímetro cúbico de hielo pesa 0,92 gramos, un 8% menos que un centímetro cúbico de agua que pesaría prácticamente 1 gramo.

La consecuencia de esto es que, a diferencia del resto de sustancias, el agua congelada (que es más ligera) no se hunde por completo en el agua líquida sino que una parte quedaría flotando por encima del agua permaneciendo sumergido el resto tal como podemos observar en los icebergs. ¿Pero qué proporción exacta permanece sumergida?.

Arquímedes fue un gran matemático griego que nació en el año 298 A.C. y que enunció un principio que establecía que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Por tanto, si tenemos un bloque de hielo sumergido en agua, va a estar sometido a dos fuerzas, una hacia abajo producida por su propio peso, y otra hacia arriba producida por el principio de Arquímedes que será igual al peso del agua desalojada, es decir, el peso del agua que ocuparía el volumen de hielo sumergido.

Si llamamos V al volumen total del iceberg y Vs al volumen que ocupa la porción de iceberg que se encuentra sumergida, tendremos, tal como vemos en la figura, que el peso del iceberg valdrá el producto de su volumen por su densidad que como habíamos visto antes para el hielo a 0º C tiene un valor de 0,92 g/cm3. Aplicando el principio de Arquímedes, tendremos también un empuje ascendente igual al peso del agua desalojada por la fracción sumergida, es decir, Vs multiplicado por la densidad del agua que es 1 g/cm3.

El resultado es que el iceberg estará en un equilibrio estático cuando estas dos fuerzas se igualen y se equilibren, es decir, Vs•1=V•0,92, de lo que se deduce que el volumen de iceberg sumergido vale exactamente el 92% del volumen total, quedando en la superficie un 8% del volumen restante que es el que ven los barcos cuando divisan un iceberg.

La consecuencia de este fenómeno es de vital importancia para la vida en nuestro planeta. Si el agua se comportase como una sustancia más, cuando llegase el frío invierno la superficie de lagos y mares sería la primera en enfriarse, y al aumentar por tanto su densidad, descendería más y más desplazando el agua más caliente hacia arriba para que también se fuese enfriando, de tal forma que finalmente todo el agua congelaría cuando alcanzase los 0º C, convirtiéndose en un gran bloque compacto de hielo. La profundidad de este bloque, unido a la propia capacidad aislante del hielo, provocaría que no fuese suficiente el calor de las estaciones más cálidas para derretir una masa de hielo tan profunda y únicamente lo haría una fina capa superficial que aislaría al resto.

Por fortuna, las cualidades de nuestra agua milagrosa son otras, por eso cuando el agua se enfría y aumenta su densidad, ésta desciende pero únicamente hasta alcanzar los 4º C, ya que un posterior enfriamiento la haría menos densa haciéndola flotar sobre las aguas más cálidas. Todo esto unido a que el hielo es más ligero y tiende a flotar sobre el agua provoca que sea el agua de la superficie la primera en enfriarse y haciendo de aislante térmico para el agua más profunda no se hiele. Gracias a esto, los organismos vivos pueden sobrevivir en su hábitat durante los periodos más frios; y no sólo eso, los inviernos provocarían que se congelase el mar sin que el verano pudiese invertir esta tendencia, finalmente todo el océano sería un gran bloque de hielo, únicamente con una parte de agua superficial en climas tropicales más cálidos. No existiría la vida tal y como la conocemos en nuestro mundo, la Tierra sería un inerte y gran desierto de hielo.