La macchina del ghiaccio alieno


In una manciata di miliardesimi di secondo ecco riprodotto il ghiaccio extraterrestre. Osservata alla “moviola” la transizione dallo stato liquido allo stato solido grazie al più potente laser a raggi X del mondo. Ricadute in astrofisica e nuovi materiali.


Avete presente la macchina del ghiaccio? Quella a disposizione degli ospiti al Motel, sul piano della stanza o adiacente al distributore di sigarette, che fa molto film americano. Il caldo e l’afa vi opprimono? Gustate la vostra bevanda rinfrescante quando lo desiderate in un bicchiere pieno di ghiaccio… alieno.

I ricercatori della Stanford University sono infatti riusciti a riprodurre in laboratorio, con una sofisticatissima macchina del ghiaccio, la forma strana e densa di acqua cristallizzata che si genera naturalmente in ambiente extraterrestre nel corso di eventi eccezionali (come lo scontro di due corpi planetari completamente ricoperti di acqua allo stato solido). Si chiama “ghiaccio VII” e di certo sarà determinante per comprendere meglio la natura dei mondi lontani che gli astrofisici vanno studiando, come pure le proprietà esotiche acquisite dall’acqua e da altre strutture molecolari in corrispondenza di una rapidissima transizione dallo stato liquido a quello solido. I primi risultati dello studio sono disponibili sull’ultima edizione di Physical Review Letters.

«Si tratta di un esperimento decisamente unico nel suo genere e che ci permette finalmente di documentare la transizione una struttura disordinata al reticolato geometrico tipico dello stato solido di una delle molecole più diffuse nell’universo, l’acqua», spiega Arianna Gleason del Los Alamos National Laboratory, attualmente in forze all’Extreme Environments Laboratory di Stanford.

Sono molte le energie che, negli ultimi anni, i ricercatori hanno impiegato a comprendere meglio come materiali e molecole si comportino durante il cambiamento di fase fra stato solido, liquido e gassoso. L’obiettivo è riuscire a osservare alla “moviola” i brevissimi istanti in cui tutto sembra avere luogo. «L’acqua è stata protagonista di gran parte di questi studi, perché tutti vogliono comprenderne il comportamento. Il nostro studio dimostra che è finalmente possibile osservare la formazione del ghiaccio in tempo reale», sottolinea Wendy Mao dello Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (Simes).

Grazie al Linac Coherent Light Source, il più potente laser a raggi X attualmente disponibile presso lo Slac National Accelerator Laboratory, è stato possibile esercitare una pressione superiore a 50mila volte quella terrestre a livello del mare su un campione d’acqua e raccogliere una serie di immagini durante l’istantaneo processo di cristallizzazione delle molecole, in una manciata di miliardesimi di secondo. Sei nanosecondi in tutto, durante i quali le molecole si legano in forme allungate (e non tonde come inizialmente previsto dalla teoria).

Qui sulla terra l’acqua solidifica nelle tipiche forme esagonali con cui riconosciamo i fiocchi di neve. Ma cosa succede sugli altri mondi? Cosa avviene sulle comete, sulla lune di Giove Europa e sulle Superterre che popolano l’universo?


Leggi su Physical Review Letters l’articolo “Compression Freezing Kinetics of Water to Ice VII“.

Fonte

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