Gli enigmatici pianeti del sistema solare esterno possono ospitare una strana forma di ghiaccio d'acqua che è contemporaneamente un liquido e un solido. Ora, i ricercatori hanno creato questa strana "acqua superionica" qui sulla Terra.
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L'esperimento aggiunge peso alla teoria secondo cui il ghiaccio superionico, che può condurre l'elettricità come il metallo, può spiegare i campi magnetici sbilenco di Urano e Nettuno. I ricercatori descrivono i loro risultati in uno studio pubblicato questa settimana sulla rivista Nature Physics.
Come riporta Kenneth Chang per il New York Times, l'acqua è una molecola ingannevolmente semplice composta da soli tre atomi: due idrogeni e un ossigeno collegati insieme a forma di V. Quando molte molecole d'acqua si uniscono, la loro struttura collettiva può cambiare a seconda dello stato in cui si trovano. Nel liquido, la Vs si agita. Durante il congelamento, si collegano in un reticolo cristallino più spazioso, da cui la tendenza del ghiaccio ad espandersi.
I ricercatori che hanno sondato le proprietà strutturali dell'acqua hanno trovato quasi 20 diverse forme di cristalli di ghiaccio, con molecole d'acqua disposte in configurazioni da disordinate a esagonali a cubiche. (Fortunatamente, nessuno ha le proprietà letali e di congelamento degli oceani del romanzo Ice-nine immaginato da Kurt Vonnegut per Cat's Cradle .)
Le molecole d'acqua del ghiaccio superionico sono raggruppate così strettamente che i loro atomi di ossigeno formano un reticolo rigido, scrive Change. Gli atomi di idrogeno, che trasportano una carica positiva, sono quindi liberi di fluire attraverso di esso. Gli ioni idrogeno che fluiscono possono anche trasportare corrente elettrica.
"È come se il ghiaccio d'acqua fosse parzialmente sciolto", dice al New York Times Raymond Jeanloz, uno degli autori del documento e professore di scienze della terra e del pianeta all'Università della California, Berkeley.
Per creare acqua superionica, Jeanloz e i suoi colleghi hanno compresso ghiaccio d'acqua tra due diamanti del Lawrence Livermore National Laboratory a 25.000 volte le pressioni che sperimentiamo sulla Terra, secondo un comunicato stampa del laboratorio. Il ghiaccio sotto pressione ha poi fatto un giro in aereo di fondo in bagaglio a mano per raggiungere il laboratorio per l'energetica laser dell'Università di Rochester a New York. Sei intensi raggi laser hanno fatto esplodere un impulso di luce ultravioletta nel campione, inviando onde d'urto che hanno ulteriormente compresso la sostanza e riscaldata.
A circa 1, 9 milioni di volte la pressione atmosferica, i ricercatori hanno osservato un picco di densità e temperatura, scrive Emily Conover per Science News . Questo cambiamento è la prova che il campione si è sciolto, proprio come i calcoli teorici prevederebbero se fosse ghiaccio superionico. Il campione ha anche condotto elettricità.
I giganti del ghiaccio Urano e Nettuno possono trasportare ghiaccio superionico nei loro mantelli, un fenomeno che genererebbe campi magnetici che sembrano diversi da quelli generati al centro di un pianeta, così come la situazione sulla Terra, scrive Chang per il New York Times.
L'esperimento potrebbe anche avere implicazioni più vicine a casa. Jeanloz dice al Times che il ghiaccio superionico potrebbe portare a nuovi materiali. "Quando si inizia a convalidare questo tipo di previsioni, si spera che si possa iniziare a pensare all'ingegnerizzazione di nuovi materiali", dice, "dove mi dici quali proprietà vuoi e qualcuno può usare un computer ora per capire che tipo di materiale, che tipo di elementi devi mettere insieme e come dovrebbero essere messi insieme per trovare quelle proprietà ".
