MILANO - Quando pensiamo al ghiaccio, immaginiamo i classici cubetti nel bicchiere o la patina bianca sull’asfalto invernale. Ma l’acqua congelata può assumere oltre 20 forme diverse, ciascuna con una propria struttura molecolare, densità e comportamento fisico. Alcune esistono solo in condizioni estreme, altre si trovano naturalmente nello spazio.
Il ghiaccio “comune” che conosciamo tutti: il ghiaccio Ih
Il ghiaccio esagonale (Ih) è la forma più stabile del ghiaccio a pressioni atmosferiche normali e temperature inferiori a 0 °C. È quello che troviamo nei nostri freezer, nei fiocchi di neve e nei ghiacciai. La sua struttura aperta lo rende meno denso dell’acqua liquida, ed è il motivo per cui il ghiaccio galleggia.
Ghiaccio ad alta pressione: ben oltre il cubetto da cocktail
Quando l’acqua è sottoposta a pressioni elevate, le molecole si organizzano in strutture differenti. I ricercatori hanno identificato almeno 19 fasi cristalline di ghiaccio, numerate da Ice II a Ice XIX (alcune ancora oggetto di studio), oltre ad alcune forme amorfe:
- Ghiaccio III, V, VI, VII, VIII…: formati a temperature e pressioni variabili, studiati in laboratorio e presenti nelle profondità dei pianeti ghiacciati.
- Ice VII: trovato in natura all’interno di inclusioni fluide nei diamanti terrestri e potenzialmente presente nei mantelli di pianeti come Nettuno o super-Terre .
- Ice XI: una rara forma ordinata elettricamente, potenzialmente presente nelle regioni fredde del sistema solare .
Ghiaccio amorfo: il ghiaccio delle comete e dello spazio profondo
Esiste anche il ghiaccio amorfo, che non ha una struttura cristallina ordinata. Si forma a temperature bassissime (sotto i -130 °C) e si trova comunemente sulle comete, sui grani di polvere interstellare e su alcune lune di Giove e Saturno . È fondamentale per comprendere l’origine dell’acqua nei sistemi planetari.
Perché studiare tutti questi tipi di ghiaccio?
Queste forme non sono solo curiosità accademiche. Conoscerle ci aiuta a:
- Prevedere come si comporta l’acqua nei cambiamenti climatici, nei ghiacci polari e nei modelli meteorologici.
- Capire la geofisica dei pianeti del sistema solare e degli esopianeti.
- Migliorare i modelli di materiali in fisica e chimica dello stato solido.
Conclusione: un mondo di ghiaccio, invisibile ma fondamentale
Sotto la superficie dei poli, nei cuori dei pianeti giganti o nei laboratori a temperature estreme, il ghiaccio mostra quanto l’acqua possa essere complessa e affascinante. Oltre i nostri bicchieri, esiste un mondo invisibile fatto di simmetrie, pressioni e scoperte.
Fonti principali:
- Salzmann, C. G. (2019). Advances in the experimental exploration of water’s phase diagram. Journal of Chemical Physics, 150(6).
- Lobban, C., Finney, J. L., & Kuhs, W. F. (2000). The structure of a new phase of ice. Nature, 391, 268–270.
- Jenniskens, P., & Blake, D. F. (1996). Crystallization of amorphous water ice in the solar system. Astrophysical Journal, 473, 1104–1113.
Di Alessandra Calella
