Confesso: fino a qualche tempo fa pensavo che il ghiaccio fosse una delle cose più noiose del pianeta. Acqua congelata, che c'è di interessante? Ma poi ho iniziato a scavare, e ho scoperto che tutto quello che ci hanno insegnato a scuola era solo la punta dell'iceberg — letteralmente.
Esiste un'intera famiglia di tipi di ghiaccio. E no, non parlo delle forme strane che vengono fuori quando metti l'acqua nel freezer in modo strano. Parlo di strutture cristalline completamente diverse, formate in condizioni che farebbero impallidire qualsiasi laboratorio sulla Terra.
Ma quanti tipi di ghiaccio esistono?
Il ghiaccio normale, quello delle bibite e delle piste di pattinaggio, si chiama ghiaccio I — il classico formato esagonale che conosciamo tutti. Sembra semplice, ma sotto pressioni e temperature diverse, le molecole d'acqua si organizzano in modi che non hanno nulla a che vedere con quello che metti nel bicchiere.
Ad oggi gli scienziati hanno catalogato ghiacci che vanno da Ice I fino a Ice XXII, e ogni nuovo tipo richiede condizioni sempre più estreme. Stiamo parlando di pressioni milioni di volte superiori a quella atmosferica e temperature che farebbero sembrare un forno di casa un congelatore.
L'ultimo arrivato? Il ghiaccio hcp — acronimo di hexagonal close-packed, ossia "impacchettamento esagonale compatto". Un nome che non invoglia certo a parlare di Scienze a cena, ma fidatevi, merita.
Perché questo ghiaccio è diverso da tutto il resto
Dimenticate l'immagine mentale che avete del ghiaccio. Quello che hanno scoperto Forestier e il suo team è una cosa che sfida il senso comune.
Si chiama ghiaccio superionico, e tecnicamente non è nemmeno ghiaccio nel senso tradizionale del termine. Pensateci: gli atomi di ossigeno restano bloccati in una struttura cristallina rigida, una specie di gabbia. Ma gli atomi di idrogeno? Quelli se ne vanno in giro liberamente come bambini iperattivi durante una festa di compleanno.
Il bello è che questi atomi di idrogeno vaganti trasportano una carica elettrica. Questo significa che il ghiaccio superionico non è una semplice curiosità da laboratorio — è un conduttore, come un filo di rame che porta corrente.
Gli scienziati sospettavano che esistesse da decenni, ma sono riusciti a crearlo in laboratorio solo nel 2019. Quella prima versione è stata battezzata Ice XVIII, e ha una struttura con ossigeno disposto in un pattern chiamato "cubo a facce centrate" — roba da immaginare come arance impilate ordinatamente in un supermarket.
Ma il nuovo ghiaccio hcp è diverso. Qui la struttura è esagonale, e si forma in condizioni ancora più pazze: pressioni che sfiorano i 2 milioni di volte la pressione atmosferica terrestre, e temperature che arrivano a circa 4.300 gradi Fahrenheit. Roba che farebbe fondere l'acciaio senza battere ciglio.
Come diavolo hanno fatto a trovarlo?
Mi piace immaginare il setup di questo esperimento. Il team del CEA in Francia ha intrappolato campioncini d'acqua minuscoli tra due punte di diamante — come stringere una goccia d'acqua tra i materiali più duri che esistano.
Hanno usato strati di diamante che assorbono laser, bombardato i campioni con raggi X potentissimi in un laboratorio vicino a Grenoble, e poi hanno semplicemente aumentato calore e pressione. E osservato.
A pressioni più basse, vedevano il ghiaccio superionico fcc che già conoscevano. Ma quando hanno superato i 200 gigapascal, la struttura hcp ha iniziato a prendere il sopravvento. Alla fine, il ghiaccio hcp dominava la scena, con i picchi del vecchio fcc quasi scomparsi.
È come guardare una trasformazione scientifica in tempo reale. Se non è figo, non so cosa lo sia.
Perché dovreste interessarvi a un tipo di ghiaccio strano?
Qui arriva la parte che fa impazzire gli appassionati di spazio come me. Questa scoperta potrebbe aiutarci a capire alcune cose misteriose del nostro sistema solare esterno.
Urano e Nettuno sono chiamati "giganti di ghiaccio", ma non immaginateli come palle gelide nello spazio. Nel loro interno, acqua, ammoniaca e metano esistono come fluidi caldissimi e densissimi — che gli astronomi chiamano "ghiacci" perché si comportano in modo simile sotto pressione estrema.
Quando la Voyager 2 è passata vicino a questi pianeti, ha rilevato qualcosa di strano: i loro campi magnetici sono completamente sballati. Il campo magnetico della Terra è più o meno allineato con l'asse di rotazione. Ma Urano e Nettuno? I loro campi magnetici sono inclinati in modo assurdo e asimmetrici in modi che non tornano con i modelli standard.
Da tempo gli scienziati sospettano che uno strato sottile di fluido conduttore da qualche parte in questi pianeti generi quei campi magnetici anomali. E il ghiaccio superionico? È il principale indiziato per ciò che circonda quello strato.
La nuova scoperta del ghiaccio hcp è particolarmente interessante perché sembra formarsi a condizioni ancora più profonde e severe del ghiaccio fcc. Questo significa che nel cuore di questi giganti ghiacciati, il ghiaccio hcp potrebbe essere la forma dominante — e questo potrebbe cambiare completamente come gli scienziati modellano l'interno di questi mondi lontani.
Come scrivono i ricercatori, questa scoperta "potrebbe avere implicazioni importanti per la stratificazione e la dinamica dei loro mantelli superionici."
L'universo non smette mai di stupire
Non so voi, ma a me queste scoperte danno una specie di soddisfazione profonda. Non ci limitiamo più a catalogare l'universo — lo comprendiamo davvero, nelle sue sfumature, nei suoi strati, nelle sue complessità nascoste.
Poche decine di anni fa non sapevamo nemmeno che esistesse il ghiaccio superionico. Ora scopriamo che ne esistono diverse varietà, e che queste varietà potrebbero influenzare il comportamento di interi pianeti a miliardi di chilometri da noi.
Ogni volta che leggo di scoperte come questa, mi viene da pensare che l'universo non è solo più strano di quanto immaginiamo — è probabilmente più strano di quanto possiamo immaginare. E non è bellissimo?
La prossima volta che vi versate un bicchiere d'acqua con il normale ghiaccio I, prendetevi un momento per apprezzare il fatto che da qualche parte là fuori, l'acqua potrebbe esistere in forme che farebbero sembrare il vostro freezer un deserto.
Fonte: https://www.popularmechanics.com/science/a73780491/new-ice-neptune