Cosa sappiamo del nuovo tipo di ghiaccio appena scoperto e come cambia ciò che conosciamo dell’acqua
Un nuovo tipo di ghiaccio, appena scoperto dai ricercatori, potrebbe riscrivere la nostra comprensione dell’acqua e delle sue numerose anomalie. La sua struttura, descritta in uno studio pubblicato sulla rivista Science, rispecchia la disposizione molecolare dell’acqua liquida, nonostante si tratti di un solido, il che significa che le molecole d’acqua sono disposte in modo disorganizzato e non ordinato come nel normale ghiaccio cristallino. A differenza di tutti gli altri ghiacci conosciuti, questa nuova forma, detta amorfa, ha anche la stessa densità dell’acqua liquida, il che rende il nuovo tipo di ghiaccio un qualcosa di completamente nuovo.
“In precedenza sono stati scoperti solo due tipi principali di ghiaccio amorfo, noti come ghiacci amorfi ad alta e bassa densità – ha spiegato l’autore senior della ricerca, il professor Christoph Salzmann del dipartimento di Chimica dell’University College di Londra – . Tra questi due c’è un enorme divario di densità ed è ampiamente accettato che non esista ghiaccio all’interno di tale divario. Tuttavia, il nostro studio mostra che la densità di questo nuovo tipo di ghiaccio amorfo è esattamente all’interno di questo divario di densità”.
Per lo studio, il team ha utilizzato un processo chiamato macinazione a sfere, agitando vigorosamente del ghiaccio ordinario insieme a sfere d’acciaio in un bicchiere raffreddato a -200 °C. Ciò che è stato osservato è che, invece di rompersi in piccoli pezzi di ghiaccio ordinario, il processo ha prodotto questa nuova forma di ghiaccio, che gli studiosi hanno chiamato ghiaccio amorfo a media densità (MDA).
Il team ha suggerito che l'MDA (che sembra una fine polvere bianca) possa esistere all’interno delle lune di ghiaccio del Sistema solare esterno, poiché le forze di marea di giganti gassosi come Giove e Saturno possono esercitare forze di taglio simili sul ghiaccio ordinario come quelle create dalla macinazione delle sfere. Il team ha inoltre scoperto che quando l’MDA viene riscaldato e ricristallizzato, rilascia una straordinaria quantità di calore, ritenendo che possa innescare moti tettonici e “terremoti” nella copertura di ghiaccio spessa chilometri su lune come Ganimede.
Il divario di densità tra i ghiacci amorfi conosciuti ha portato gli scienziati a ipotizzare che l’acqua esista effettivamente come due liquidi a temperature molto fredde e che teoricamente, a una certa temperatura, entrambi questi liquidi possano coesistere, con un tipo che galleggia sopra l’altro, come quando si mescolano olio e acqua. Questa tesi è stata dimostrata in una simulazione al computer, ma non confermata in prove sperimentali. I ricercatori affermano che il loro nuovo studio potrebbe sollevare interrogativi sulla validità di questa idea. “I modelli esistenti di acqua dovrebbero essere testati nuovamente – ha aggiunto il professor Salzmann – . Devono essere in grado di spiegare l’esistenza del ghiaccio amorfo di media densità. Questo potrebbe essere il punto di partenza per spiegare finalmente l’acqua liquida”.
I ricercatori hanno proposto che il ghiaccio appena scoperto possa essere il vero stato vetroso dell’acqua liquida, cioè una replica precisa dell’acqua liquida in forma solida, nello stesso modo in cui il vetro nelle finestre è la forma solida del biossido di silicio liquido. Tuttavia, un altro scenario è che l’MDA non sia affatto vetroso, ma uno stato cristallino fortemente tagliato. “Abbiamo dimostrato che è possibile creare quella che sembra una sorta di acqua in stop-motion – ha commentato professor Andrea Sella del Dipartimento di Chimica dell’University College London e co-autore dello studio – . Questa è una scoperta inaspettata e piuttosto sorprendente”.
