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Scoperta nuova forma dell'acqua: il ghiaccio superionico

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Alcuni scienziati del Lawrence Livermore National Laboratory sono riusciti a scoprire una nuova forma dell'acqua, battezzata "ghiaccio superionico". Una scoperta destinata a cambiare la concezione del mondo come lo conosciamo.

Una rappresentazione dei corpi celesti Urano e Nettuno Quanta Magazine

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Un esperimento coordinato da Marius Millot e Federica Coppari del Lawrence Livermore National Laboratory in California, ha permesso all’umanità di scoprire una nuova forma dell’acqua, chiamata “ghiaccio superionico”.

La scoperta è avvenuta fra le mura del Laboratory for Laser Energetics di Brighton (New York), tramite l’utilizzo di uno dei laser più potenti del pianeta, che ha colpito una goccia d’acqua, originando così un’onda d’urto che ha portato a un aumento di pressione dell’acqua stessa a milioni di atmosfere. La temperatura della goccia bersagliata dal laser (a raggi X) ha inoltre raggiunto migliaia di gradi, e in tal modo l’uomo, per la prima volta, ha potuto osservare il comportamento dell’acqua in tali estreme condizioni di temperatura e pressione.

Un'immagine del laser a raggi X in azioneMILLOT/COPPARI/KOWALUK
Un'immagine di un laser a raggi X in azione, direttamente dal Laboratory for Laser Energetics di Rochester

I dati ottenuti hanno poi rivelato, stando allo studio pubblicato su Nature, che l’acqua colpita dal laser non ha raggiunto la forma di liquido o di gas, ma invece gli atomi sono andati incontro a congelamento, dando origine a del ghiaccio cristallino.

Tale forma dell’acqua che, come vi abbiamo già anticipato, porta il nome di ghiaccio superionico, risulta molto diverso dal ghiaccio del nostro freezer e si mostra come nero e caldo.

Una rappresentazione artistica dell'esperimento condotto nel Laboratory for Laser Energetics di BrightonHDMILLOT/COPPARI/HAMEL/KRAUSS
Una rappresentazione artistica dell'esperimento atto a scoprire il ghiaccio superionico

Un cubo di ghiaccio superionico presenterebbe inoltre un peso 4 volte superiore rispetto al ghiaccio come lo conosciamo, e la sua esistenza era già stata teorizzata circa una trentina d’anni fa. Nel 1988 infatti lo scienziato Pierfranco Demontis aveva già previsto l’esistenza di questa nuova forma dell’acqua.

Secondo gli addetti ai lavori, si tratterebbe addirittura di una fra le forme più abbondanti d’acqua del nostro Universo.

Pare infatti che il ghiaccio superionico si trovi, ad esempio, su Nettuno e Urano, riempiendo l’interno di tali corpi celesti.

Il caso vuole infatti che, al momento delle prime teorie sul ghiaccio superionico, la sonda Voyager 2 aiutò già gli addetti ai lavori a notare qualcosa d’insolito a livello dei campi magnetici di Nettuno e Urano.

Una ripresa di Urano effettuata dalla sonda Voyager 2NASA/JPL-Caltech
Una spettacolare ripresa di Urano effettuata da Voyager 2

I campi magnetici generati da questi due corpi celesti appaiono infatti più complessi e non allineati perfettamente rispetto alla rotazione di Urano e Nettuno. Ciò avrebbe portato gli scienziati a pensare a una spiegazione piuttosto insolita, che contempla la possibilità dell’esistenza di nuclei solidi.

Quest’ipotesi però, fino ad oggi scartata, potrebbe rappresentare la soluzione dell’enigma, stando a quanto afferma Coppari:

Non ho mai guardato seriamente all’ipotesi dell’esistenza di nuclei solidi all’interno di Nettuno e Urano, ma adesso abbiamo scoperto che potrebbe essere così.

Andando a vedere più da vicino la composizione delle molecole del ghiaccio superionico, si può dire che tale ghiaccio si trova in uno stadio a metà fra solido e liquido, dove le molecole di ossigeno si organizzano in una struttura a forma di reticolo, mentre gli atomi d’idrogeno scorrono liberamente attraverso il reticolo formato dagli atomi di ossigeno.

Secondo Christoph Salzmann, professore dello University College di Londra, non sarebbe stato possibile fare una scoperta di tale portata senza i mezzi attualmente a disposizione dei ricercatori:

La scoperta del ghiaccio superionico non era neanche lontanamente pensabile, ad esempio, cinque anni fa, e avrà un impatto notevole sulla fisica come la conosciamo.

Il ghiaccio superionico sarebbe poi, stando a recenti nuove analisi, in grado di condurre elettricità, può scorrere ma non può rimescolarsi. Inoltre, gli scienziati fanno sapere che la presenza di tale ghiaccio si attesterebbe a livello di Urano e Nettuno a una profondità di circa 8mila chilometri.

Ma non è tutto, perché altri ricercatori parlano della possibile esistenza anche di una forma di ammoniaca superionica.

Stando a quanto affermato da Millot però, per riuscire a far luce sulla vera natura del ghiaccio superionico e tanto altro, non abbiamo ancora le tecnologie necessarie:

Parlando dal punto di vista tecnologico, non siamo ancora al livello necessario per riuscire a comprendere appieno le caratteristiche del ghiaccio superionico, ma il settore in questo senso progredisce velocemente.

E voi che ne pensate? Sbalorditi dalla scoperta del ghiaccio superionico?

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