Ghiaccio: una scoperta apre nuovi interrogativi sull’acqua

Un gruppo di scienziati ha creato un nuovo tipo di ghiaccio definito “ghiaccio amorfo a media densità” (MDA), che potrebbe cambiare profondamente la nostra comprensione dell’acqua. Molte proprietà di quest’elemento fondamentale sono infatti ancora avvolte nel mistero e questa scoperta apre a nuove domande e implicazioni nel mondo della ricerca.

Il ghiaccio amorfo a media densità

Il team di ricerca, guidato da Alexander Rosu-Finsen dell’University College London (UCL), ha svolto un esperimento i cui risultati sono stati pubblicati nella rivista scientifica Science. Gli scienziati sono riusciti a creare una forma di ghiaccio amorfo, rarissimo sulla Terra, ma potenzialmente molto più comune nello spazio, dove non c’è sufficiente energia termica per la formazione dei cristalli.

Come scritto su Science, “i ghiacci amorfi governano una serie di processi cosmologici e sono potenzialmente materiali chiave per spiegare le anomalie dell’acqua liquida”. L’aggettivo “amorfi” fa riferimento alla disposizione delle molecole d’acqua che compongono questo ghiaccio, che non sono ordinate come in quello standard cristallizzato, ma occupano forme “casuali” o di disallineamento caotico.

Ghiaccio che sembra acqua: lo studio in pratica

Proprio la densità e la struttura originali hanno contribuito a identificare il ghiaccio amorfo come inedito. Per l’esperimento gli scienziati hanno impiegato un mulino con sfere di acciaio inossidabile, strumento normalmente utilizzato nella lavorazione dei minerali per macinare o miscelare materiali e hanno agitato energeticamente del normale ghiaccio all’interno di questo contenitore a una temperatura ultrafredda di -200 ˚C.

Le sfere di metallo hanno prodotto una “forza di taglio” sul ghiaccio e il processo, invece che ad una rottura e frammentazione dei cristalli, come si sarebbero aspettati i ricercatori, ha portato a una forma di ghiaccio simile ad una polvere scomposta, granulare e bianca. Attraverso un processo con i raggi X poi, il team è riuscito a elaborare la struttura dell’MDA e a verificarne la “disorganizzazione” a livello molecolare, che dovrà essere ulteriormente indagata per comprendere se effettivamente corrisponda alle proprietà dell’acqua liquida.

Il ghiaccio amorfo ad alta e bassa densità e la relazione tra MDA ed energia

Nel XX secolo sono stati scoperti altri due tipi di ghiaccio, a bassa e ad alta densità, non comuni sulla Terra, ma abbondanti nello spazio, che hanno determinato la comprensione dell’acqua fino ad oggi. Il ghiaccio amorfo a media densità si inserisce in questo divario di densità dove non si pensava esistesse altro: “La compressione del MDA a bassa temperatura – scrivono ancora su Science –  porta ad un forte aumento della sua entalpia (ndr la somma dell’energia interna e del prodotto tra pressione e volume del sistema) di ricristallizzazione, evidenziando che H2O può essere un materiale geofisico ad alta energia”. Il ghiaccio amorfo a media densità pare infatti avere la capacità di immagazzinare l’energia meccanica e rilasciarla attraverso il riscaldamento.

Acqua, ghiaccio amorfo e nuove implicazioni

“L’acqua è il fondamento di tutta la vita. La nostra esistenza dipende da questo, lanciamo missioni spaziali per cercarla, ma da un punto di vista scientifico è poco compresa“, afferma Christoph Salzmann, professore di chimica all’UCL e autore senior dello studio. Se le scoperte sull’MDA venissero confermate, si aprirebbero nuovi orizzonti per lo studio dell’acqua liquida, elemento considerato ancora oggi “strano”, soprattutto quando ci si confronta con la sua natura a temperature estremamente basse.

Ulteriori implicazioni riguardano la possibile comprensione di altri mondi, tra cui alcune lune del nostro Sistema Solare dove il ghiaccio amorfo di media densità potrebbe trovarsi naturalmente.

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