MILANO – Quando l’acqua è abbastanza fredda si trasforma in ghiaccio. Quella che sembrerebbe una legge della fisica ampiamente dimostrata viene oggi messa in dubbio da un gruppo di ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory degli Stati Uniti. Secondo il team, guidato da Greg Kimmel, l’acqua può rimanere liquida anche a temperature molto inferiori a zero gradi Celsius, come avviene per esempio nello spazio e negli strati più alti dell’atmosfera terrestre. Lo studio, pubblicato su “Science”, dimostra come a temperature estremamente basse in questo stato liquido coesistano due fasi di diversa densità.
L’esperimento: mantenere l’acqua allo stato liquido a basse temperature
Durante gli esperimenti, il team di Kimmel ha bombardato con un laser una lastra di ghiaccio sottile, creando acqua sopraffusa per pochi nanosecondi, prima che quest'ultima si ghiacci nuovamente. I ricercatori hanno usato una tecnica di spettroscopia a infrarossi per studiare le trasformazioni strutturali dell’acqua sopraffusa a pressione ambiente tra 135 e 245 kelvin (tra -138 °C e -28 °C circa) con una risoluzione temporale dell’ordine dei nanosecondi (miliardesimi di secondo). I dati raccolti mostrano che essa può condensarsi in una struttura ad alta densità, simile a quella liquida, che coesiste con una struttura a bassa densità, determinata da legami tra le molecole simili a quelli attesi in queste condizioni. Inoltre, la proporzione di liquido ad alta densità diminuisce rapidamente quando la temperatura scende da 245 a 190 kelvin, confermando i modelli che prevedono che l'acqua soprafusa sia una miscela di due varianti.
I risvolti della ricerca
Come analizzato in un precedente articolo, non è la prima volta che vengono osservate due strutture distinte nell'acqua, ma è la prima volta che appaiono a temperature così basse. “Abbiamo mostrato che l’acqua liquida a temperature estremamente basse non solo è relativamente stabile, ma esiste in due varianti strutturali”, ha spiegato Kimmel. “Il risultato mette fine a un’annosa diatriba sul fatto che l’acqua soprafusa cristallizzi sempre prima di trovare l’equilibrio. La risposta è no”. Secondo i ricercatori, queste nuove conoscenze possono ora aiutare a spiegare un fenomeno meteo come la “neve tonda”, o graupel, che si produrrebbe in seguito al contatto dei fiocchi di neve con l’acqua sopraffusa nella parte superiore dell’atmosfera, nonché la presenza di acqua liquida su pianeti molto freddi del sistema solare come Giove, Saturno, Urano e Nettuno.
Di Salvatore Galeone
