21 Marzo 2022
19:56

Scoperta una nuova, strana forma del ghiaccio d’acqua

Grazie a un esperimento a pressioni estreme gli scienziati hanno scoperto una nuova forma del ghiaccio d’acqua, che hanno deciso di chiamare Ice-VIIt.
A cura di Andrea Centini

L'acqua è un composto chimico straordinario non solo perché è alla base della vita, ma anche perché presenta delle proprietà piuttosto bizzarre. Basti pensare che il suo stato solido, il ghiaccio, si manifesta almeno in una ventina di forme differenti, dovute alle condizioni ambientali specifiche – ad esempio di pressione e temperatura – in cui si generano. Grazie a uno specifico esperimento condotto in laboratorio gli scienziati ne hanno appena scoperta una nuova, che hanno deciso di chiamare Ice-VIIt; è una forma tetragonale (a causa della disposizione dei cristalli) e intermedia rispetto a due forme già note, Ice-VII e Ice-X. Ice-I è la forma che tutti noi conosciamo, quella del ghiaccio nel surgelatore, nei chicchi di grandine o nei fiocchi di neve, con gli atomi disposti a esagono. I ricercatori ritengono che la nuova forma del ghiaccio potrebbe trovarsi nel mantello della Terra e / o sulle lune ghiacciate di mondi lontani.

A scoprire Ice-VIIt è stato un team di ricerca americano guidato da scienziati dell'Università del Nevada di Las Vegas, che hanno collaborato a stretto contatto con i colleghi del Lawrence Livermore National Laboratory, dell'HPCAT – X-ray Science Division dell'Argonne National Laboratory e del Laboratorio lunare e planetario dell'Università dell'Arizona. Gli scienziati, coordinati dal professor Zachary Grande, docente presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'ateneo di Las Vegas, hanno scoperto la nuova forma del ghiaccio d'acqua dopo aver sottoposto un campione a una serie di esperimenti estremi, per misurare le sue proprietà a pressione elevata.

Per prima cosa il campione di ghiaccio d'acqua è stato inserito tra due “incudini” di diamante e sottoposto a una pressione estrema, che ha generato un cumulo di cristalli disordinati. Nella fase successiva del test il campione è stato brevemente scaldato con un laser e ricongelato, determinando la formazione di una specie di polvere di cristalli di ghiaccio. Passo dopo passo, i ricercatori hanno continuato ad aumentare la pressione delle "presse" di diamante, a scongelare col laser e a ricongelare il campione, osservando così trasformazioni in forme gà note del ghiaccio solido e quella nuova, intermedia. In Ice-VII, la prima evidenziata, il ghiaccio presenta cristalli disposti secondo un reticolo cubico, che quando vengono “stirati” si riorganizzano nella struttura di Ice-X, anch'essa cubica e ordinata. Ice-VIIt si genera nel passaggio tra l'una e l'altra, con i cristalli che assumono una forma tetragonale.

Grazie al nuovo metodo di misurazione i ricercatori hanno anche scoperto che il passaggio ad Ice-X avviene a pressioni molto inferiori rispetto a quelle stimate in precedenza, cioè di 300mila atmosfere anziché di un milione. Queste informazioni sono molto preziose per comprendere come potrebbe comportarsi il ghiaccio d'acqua su pianeti lontani, oltre che per aumentare le nostre conoscenze sulla sostanza cui si deve la vita. I dettagli della ricerca “Pressure-driven symmetry transitions in dense H2O ice” sono stati pubblicati sulla rivista scientifica specializzata Physical Review B.

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