Una nuova scoperta in campo scientifico: un ghiaccio dalle caratteristiche molto particolari vicine a quelle dell’acqua liquida
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Il ghiaccio è il nome comune usato per designare l’acqua allo stato solido. È’ cristallino e trasparente e la transizione tra uno stato e l’altro avviene quando la temperatura atmosferica si abbassa sotto gli 0°C. Questo elemento è formato da molecole organizzate secondo uno schema esagonale regolare.
Come quello che vediamo nei fiocchi di neve al microscopio. Tuttavia, per quanto ci sembri qualcosa di assolutamente comune, a seconda del clima e della pressione può assumere moltissime forme differenti. Alcune sono così uniche da poter essere viste solo al microscopio.
Lorenzo Ulivi, un ricercatore dell’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche, Isc-Cr, ha evidenziato che vi sono almeno 16 forme cristalline. La disposizione delle loro molecole d’acqua, viste al microscopio, è diversa.
Ad esempio, il ghiaccio VI ed il VII hanno molecole che si dispongono rispettivamente in prismi o cubi rettangolari. L’XI si capovolge se viene posizionato all’interno di un campo elettrico, ed il XIX è fragile con solo i suoi atomi di idrogeno che formano uno schema regolare.
Il XVII, invece, è molto poroso con una forma chiamata amorfa, perché non ha un ordine interno preciso e la sua struttura è diversa. Una caratteristica che sarà utile per applicazioni nel campo dell’energia pulita, in quanto può assorbire e desorbire gas anche a bassa pressione, senza cambiare la sua struttura.
La prima attuazione riguarda l’immagazzinamento dell’idrogeno. a cui si aggiungono anche azoto ed altri gas. La scoperta è illustrata su Nature Communications. L’acqua è un elemento misterioso, in ambito accademico vi è grande interesse riguardo al fatto che sulla terra la cristallizzazione non è la stessa di quella che avviene nello spazio.
In particolare sulle lune di Giove, Ganimede ed Europa e su Encelado, il famoso satellite di Saturno. I ricercatori di Cambridge sono giunti ad ottenere questa nuova forma di ghiaccio che, curiosamente, è più simile all’acqua liquida di qualsiasi altra. Ma è ancora solido.
Questo processo si verifica quando le molecole si raffreddano così rapidamente da non avere il tempo di organizzarsi in una rete ordinata. Una cosa simile alla produzione del gelato che non sviluppa i cristalli. Nel caso dell’acqua, però, questi si formano molto più rapidamente, anche in presenza di pressioni elevate.
Pertanto, per provare a crearlo, il team ha utilizzato un mulino a sfere, un contenitore con delle palline in metallo nel quale si introduce ciò che si vuole macinare. Per comprendere il processo su scala molecolare, ha poi fatto una simulazione al computer, scoprendo una nuova forma amorfa di ghiaccio.
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A differenza degli altri, aveva una densità simile a quella dell’acqua liquida, ma il suo stato assomigliava a quella in forma solida. Fino ad ora, teoricamente, esistevano due tipologie amorfe. Una a bassa densità, creata da un lento accumulo di molecole di vapore acqueo su una superficie raffreddata a -150º.
L’altra ad alta densità, che si forma intorno ai -400 ºC. Con questa ultima ricerca sono riusciti a crearne una a media densità, che potrebbe essere la pietra angolare per comprendere l’acqua liquida e le sue particolarissime proprietà.
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Inoltre hanno scoperto che, quando questo composto si ricristallizza in ghiaccio ordinario, rilascia una straordinaria quantità di calore, che potrebbe svolgere un ruolo nell’innescare movimenti tettonici e dimostrare che l’elemento può essere un materiale geofisico energetico di alta quota.