Una rappresentazione artistica della struttura cristallina del Ghiaccio XXI sotto estrema pressione.

Per secoli, il ghiaccio è stato sinonimo di freddo. Ora, un team internazionale di ricercatori ha infranto questo paradigma, creando una nuova forma di ghiaccio, battezzata "Ghiaccio XXI", a temperatura ambiente. Questa straordinaria impresa, ottenuta sottoponendo l'acqua a pressioni estreme, non solo sfida la nostra comprensione del comportamento della materia, ma apre anche nuove finestre sugli interni dei pianeti ghiacciati. ARTICOLO COMPLETO

Come creare ghiaccio "impossibile"
Il Ghiaccio XXI è una fase metastabile del ghiaccio, il che significa che può esistere temporaneamente in condizioni in cui altre forme sarebbero più stabili. Per crearlo, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata "celle a incudine di diamante". Un minuscolo campione d'acqua è stato posto tra le punte di due diamanti e compresso a una pressione di due gigapascal (GPa) — circa 20.000 volte la normale pressione atmosferica — in un lasso di tempo incredibilmente breve di soli 10 millisecondi.

Il ciclo di compressione rapida e rilascio lento è stato ripetuto oltre 1.000 volte. La chiave della scoperta è stata la capacità di osservare questo processo in tempo reale. Utilizzando gli impulsi di raggi X ultra-veloci dell'European XFEL (X-ray Free-Electron Laser) e delle strutture PETRA III, gli scienziati hanno potuto catturare immagini ogni microsecondo, essenzialmente "filmando" la cristallizzazione dell'acqua a livello molecolare.

La struttura unica del Ghiaccio XXI
Questa tecnica senza precedenti ha permesso di osservare la formazione di una struttura cristallina mai vista prima. Le molecole d'acqua nel Ghiaccio XXI sono strettamente impacchettate in una struttura tetragonale, una disposizione unica che si differenzia da tutte le altre quasi venti fasi del ghiaccio conosciute. Questa scoperta dimostra che anche una molecola apparentemente semplice come H2O nasconde una complessità straordinaria in condizioni estreme.

Implicazioni per la scienza planetaria e dei materiali
La comprensione di queste fasi del ghiaccio ad alta pressione non è solo un esercizio accademico. Lune ghiacciate del nostro sistema solare, come Titano (luna di Saturno) e Ganimede (luna di Giove), si pensa contengano strati di ghiaccio ad alta pressione sotto le loro superfici. Il Ghiaccio XXI offre un nuovo modello per comprendere come l'acqua si comporta in tali ambienti, influenzando la geologia planetaria e, potenzialmente, la possibilità di vita.

La scoperta è anche una testimonianza del potere delle nuove tecnologie di osservazione. La capacità degli XFEL di "filmare" le reazioni chimiche e le transizioni di fase apre un campo di ricerca completamente nuovo sulla materia in condizioni estreme. Questo potrebbe portare allo sviluppo di nuovi materiali metastabili con proprietà uniche e inaspettate, con applicazioni che vanno dall'elettronica all'energia.

La creazione del Ghiaccio XXI a temperatura ambiente ci ricorda che anche le sostanze più comuni possono rivelare segreti sorprendenti se spinte ai loro limiti. È una scoperta che non solo amplia il nostro catalogo delle fasi della materia, ma affina anche gli strumenti con cui esploriamo l'universo, dai laboratori sulla Terra agli oceani nascosti sotto le croste ghiacciate di mondi lontani.

 

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