Pensate di poter congelare l’acqua senza metterla nel freezer. Sembra impossibile, vero? Eppure un gruppo di ricercatori coreani l’ha fatto davvero, aprendo una finestra su mondi lontani come le lune di Saturno.
Gli scienziati hanno identificato una nuova fase del ghiaccio, chiamata ghiaccio XXI, che si forma a temperatura ambiente quando l’acqua viene compressa rapidamente ad altissime pressioni. Questa scoperta è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Materials da un team del Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS).
Pensavamo che il ghiaccio fosse semplicemente acqua congelata, ma la realtà è molto più complessa. Le molecole d’acqua, composte solo da idrogeno e ossigeno, possono organizzarsi in modi sorprendentemente diversi quando si solidificano. Prima di questa scoperta, gli scienziati conoscevano già venti diverse strutture cristalline del ghiaccio. Il ghiaccio XXI (che si legge “ventuno” in numeri romani) è la ventunesima variante mai scoperta.
Ogni tipo di ghiaccio si forma in condizioni particolari di temperatura e pressione. Quello che troviamo nel nostro freezer o nei cubetti delle bibite è il ghiaccio I, il più comune sulla Terra. Ma nell’universo esistono condizioni estreme dove nascono altre forme esotiche.
Per questa impresa, i ricercatori hanno costruito uno strumento che potremmo definire uno “schiaccianoci sotto steroidi”. Questo dispositivo riesce a generare pressioni pari a due gigapascal, cioè 20.000 volte superiori alla normale pressione atmosferica che sperimentiamo ogni giorno. Per farvi capire: è come avere il peso di due elefanti concentrato su un’area grande quanto la punta di una matita.
Durante l’esperimento, gli scienziati hanno compresso e decompresso ripetutamente campioni d’acqua. Per osservare cosa accadeva momento per momento alle molecole, hanno utilizzato laser a raggi X giganteschi presso l’European XFEL, una struttura di ricerca avanzata. Questi laser hanno catturato ogni microsecondo di trasformazione dell’acqua.
Successivamente, con l’aiuto di PETRA III, un acceleratore di particelle presso il centro di ricerca DESY in Germania, hanno determinato la struttura esatta del nuovo ghiaccio: un cristallo tetragonale (una forma geometrica particolare) composto da unità grandi e ripetitive, completamente diverso da qualsiasi ghiaccio mai osservato prima.
Questa scoperta non è solo una curiosità da laboratorio. Il ghiaccio XXI si forma nella stessa gamma di pressioni in cui esiste il ghiaccio VI, un tipo di ghiaccio che probabilmente si trova all’interno di lune ghiacciate come Titano (la luna più grande di Saturno) e Ganimede (la luna più grande di Giove).
La struttura cristallina del ghiaccio XXI è addirittura più complessa di quella del ghiaccio presente su queste lune. Questo significa che studiandolo possiamo capire meglio cosa succede nel sottosuolo di questi mondi lontani, dove le pressioni interne potrebbero creare forme di ghiaccio che non avevamo mai immaginato.
La ricerca ci ricorda che anche le sostanze più familiari possono nascondere segreti straordinari. L’acqua è ovunque intorno a noi, ma continua a sorprenderci con comportamenti inaspettati. Comprendere tutte le forme che può assumere ci aiuta non solo a esplorare lo spazio, ma anche a capire meglio processi fondamentali che avvengono sul nostro pianeta e nell’universo.
