Non solo solido, liquido e gassoso: scoperto un nuovo stato dell’acqua che potrebbe esistere su pianeti alieni
Un nuovo stato dell’acqua, che si aggiunge ai tradizionali solido, liquido e gassoso, è stato osservato per la prima volta dagli scienziati, che hanno fornito la prova dell’esistenza del ghiaccio plastico VII, uno stato dell’acqua che potrebbe trovarsi su mondi alieni. Per formarsi, il ghiaccio plastico VII ha bisogno di temperature e pressioni incredibilmente elevate, che sono state ottenute nei laboratori dell’Istituto francese Laue-Langevin (ILL), dove i ricercatori hanno descritto in una prima assoluta questo stato dell’acqua, che unisce proprietà sia del ghiaccio che dell’acqua allo stato liquido.
Potrebbe sembrare la trama di un film di fantascienza, ma è quanto documentato in un nuovo studio pubblicato su Nature: applicando pressioni pari a sei gigapascal (60.000 volte la pressione atmosferica sulla Terra) e riscaldando l’acqua a temperature fino a 327 °C, i ricercatori sono riusciti ad osservare sperimentalmente il ghiaccio plastico VII, uno stato così insolito da essere definito esotico dagli studiosi.
“Nel ghiaccio plastico VII, le molecole d’acqua formano un reticolo cubico rigido, ma esibiscono un rapido moto rotatorio che ricorda quello dell’acqua liquida” ha spiegato la dottoressa Livia Eleonora Bove, direttrice di ricerca presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica CNRS, professoressa associata presso l’Università La Sapienza di Roma e scienziata associata presso l’Istituto federale svizzero di tecnologia di Losanna (EPFL) – . Si tratta di uno stato ibrido, che unisce proprietà sia dell’acqua allo stato solido che dell’acqua liquida”.
Cos’è il ghiaccio plastico VII, lo stato dell’acqua in condizioni estreme
Il ghiaccio plastico VII è uno stato dell’acqua che si trova in condizioni estreme, come quelle che potrebbero esistere su mondi alieni. Per trovarsi in questo stato, l’acqua deve essere infatti compressa a pressioni di 6 gigapascal e riscaldata a temperature fino a 327 °C, ovvero in condizioni termodinamiche così impegnative che qui, sulla Terra, sono state raggiunte grazie all’infrastruttura tecnologica dell’ILL, che ha inoltre permesso di studiare la struttura molecolare dell’acqua in questo stato.
Una delle tecniche utilizzate per le analisi è stata la diffusione di neutroni quasi-elastici (QENS), con cui i movimenti di minuscole particelle all’interno delle sostanze possono essere tracciati dai neutroni.
“La capacità di QENS di sondare sia la dinamica traslazionale che quella rotazionale rappresenta un vantaggio unico per l’esplorazione di queste esotiche transizioni di fase rispetto ad altre tecniche spettroscopiche – ha affermato Maria Rescigno, dottoranda presso l’Università Sapienza e prima autrice dello studio – . Le misurazioni QENS, in particolare, hanno suggerito che il ghiaccio plastico VII ha un meccanismo di rotazione molecolare diverso rispetto al comportamento del rotore libero inizialmente previsto”.
Ciò significa che, pur essendo bloccate in un reticolo cristallino cubico, allo stato di ghiaccio plastico VII le molecole d’acqua non sono libere di ruotare liberamente ma mostrano “rapidi salti di orientamento”, come quelli osservati nei cristalli pressurizzati di neopentilglicole e in alcune altre molecole organiche.
Secondo i ricercatori, le condizioni in cui esiste il ghiaccio plastico VII suggeriscono che questo stato possa caratterizzare mondi ghiacciati, come Nettuno o la luna di Giove, Europa, forse come precursore di un altro stato insolito dell’acqua, che si ottiene a temperature e pressioni ancora più elevate e che, per adesso, è soltanto teorizzato.
