Superchiaccio

Gli stati classici della materia, diciamo per come li abbiamo studiati a scuola, sono tre: solido, liquido e gassoso (messi in ordine di entropia crescente). Poi per quelli un po più addentro alla questione (o semplicemente più curiosi) negli anni si è aggiunto il plasma, un gas ionizzato composto da ioni ed elettroni, ma globalmente neutro (raro sulla Terra, ma stato che compone più del 90% della materia conosciuta nell’universo essendo ciò di cui sono costituiti Sole, stelle e nebulose).

Ma la storia non finisce qui. Date particolari condizioni di temperatura e pressione (e la natura non è certo priva di fantasia) esistono diversi tipi di ghiaccio, lo stato superfluido, lo stato supercritico e quello superneutro, quello colloidale, etc. etc.

A questi stati esotici si è aggiunto di recente un nuovo probabile amico.

Quello che è comunemente chiamato (eh, si, si sente proprio ad ogni angolo di strada) “ghiaccio superionico“. In questo stato della materia, a differenza del comune ghiaccio, le molecole di H2O sono dissociate in atomi carichi (ioni) dei quali solo quelli di ossigeno compongono un reticolo solido, mentre gli ioni di idrogeno si muovono liberamente, come se fossero dei liquidi. L’organizzazione del reticolo “solido” è quella che da la proprietà a questa materia, e ne esistono varie fasi di transizione.

Ok, dovrebbe essere usa specie di stato semi-solido, ma non me lo riesco ad immaginare. Ma comunque come siamo arrivati ad ipotizzare tutto ciò?

Beh, sulla Terra (è sulla maggior parte dei pianeti rocciosi e giganti gassosi) esiste un polo nord ed un polo sud (magnetici, ovviamente). Su due pianeti del nostro sistema solare Urano e Nettuno, invece, le cose stanno diversamente. Questi sono due giganti di ghiaccio composti dagli elementi meno volatili di idrogeno ed elio (gas dei quali sono principalmente composti i giganti gassosi) ovvero acqua, metano, ammoniaca, etc., e su questi pianeti esistono molteplici poli magnetici (!!).

Questi potrebbero essere causati da vortici di acqua ionizzata (una sostanza che ben conduce elettricità) che si crea nel ghiaccio superionico (che richiede pressioni praticamente impossibili da ricreare in laboratorio, ovvero maggiori di 1.3TPa, ovvero la parte rosa dell’immagine sotto presa da qui).

phase diagram of SI ice

La prossima volta che apro il freezer resterò di certo deluso (anche) dalla banalità del mio ghiaccio.

WU

PS. In realtà è proprio l’acqua ad avere un diagramma di fase veramente ricco con 15 fasi cristalline osservate in laboratorio, ed ulteriori 8 fasi aggiuntive previste su base teorica. Motivo per cui esistono il ghiaccio I, ghiaccio II, e via dicendo fino al ghiaccio XV.

PPSS. E comunque sono almeno 10 anni che se ne parla e si studia, qui un articolo datato 2005.

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