Un’inaspettata fase dell’acqua, che combina proprietà sia del ghiaccio cristallino che dell’acqua liquida, è stata finalmente osservata dagli scienziati. Questo strano stato della materia, noto come ghiaccio plastico, potrebbe essere una componente fondamentale negli interni di Nettuno, Europa (la luna di Giove) e altri mondi ghiacciati del Sistema Solare e oltre.
Una scoperta rivoluzionaria sulle alte pressioni
Il ghiaccio plastico è un ibrido tra solido e liquido. Pur mantenendo una struttura cristallina fissa, le sue molecole d’acqua riescono a ruotare liberamente, come se fossero in un fluido. Questa particolare caratteristica lo rende modellabile e deformabile, distinguendolo nettamente dal ghiaccio comune presente sulla Terra, come neve, ghiacciai e cubetti di ghiaccio.
Dopo anni di ipotesi e simulazioni al computer, i ricercatori hanno finalmente dimostrato la sua esistenza grazie a un avanzato strumento sperimentale presso l’Institut Laue-Langevin di Grenoble, Francia. Qui, sotto condizioni estreme di temperatura e pressione, il team ha osservato direttamente il comportamento di questa nuova forma di ghiaccio.
La natura unica del ghiaccio plastico
In condizioni normali, il ghiaccio terrestre è costituito da molecole d’acqua disposte in un reticolo esagonale, noto come ghiaccio Ih. Tuttavia, esistono almeno 20 diverse fasi del ghiaccio, che si formano in risposta a variazioni di pressione e temperatura.
Ad esempio, a pressioni superiori a 20.000 bar, il ghiaccio assume la forma di ghiaccio VII, un polimorfo denso con struttura cubica, già individuato nei diamanti terrestri e ipotizzato all’interno di altri pianeti. Le simulazioni avevano suggerito che, riscaldando il ghiaccio VII e sottoponendolo a pressioni ancora più elevate, le molecole avrebbero iniziato a ruotare liberamente senza perdere la loro disposizione ordinata. Questo stato teorico è stato battezzato ghiaccio plastico VII, ma non era mai stato osservato direttamente fino a oggi.
L’esperimento che ha cambiato tutto
Utilizzando un potente fascio di neutroni, il team ha sottoposto campioni d’acqua a temperature fino a 326°C e pressioni fino a 60.000 bar, pari a circa 28 volte la pressione nel punto più profondo degli oceani terrestri. Misurando l’energia dei neutroni dispersi, gli scienziati hanno analizzato il movimento delle molecole e confermato la formazione di ghiaccio plastico VII.
L’esperimento ha rivelato un aspetto inatteso: le molecole d’acqua non ruotavano in modo completamente libero, ma con movimenti a scatti, rompendo e riformando costantemente i legami idrogeno con le molecole vicine.
Un indizio sulle profondità degli oceani alieni
Secondo gli esperti, il ghiaccio plastico VII potrebbe aver giocato un ruolo cruciale nell’evoluzione di Europa, Titano e altre lune ghiacciate del Sistema Solare, contribuendo alla formazione degli oceani sotterranei che oggi potrebbero ospitare forme di vita.
Oltre il nostro sistema stellare, questa anomalia del ghiaccio potrebbe trovarsi nei fondali di oceani giganti su esopianeti, alcuni dei quali profondi migliaia di chilometri. La sua capacità di assorbire e scambiare sali con l’acqua sovrastante potrebbe avere implicazioni fondamentali per la chimica e la potenziale abitabilità di questi mondi lontani.
