Una nuova forma di ghiaccio dal comportamento dinamico

C’è una fase cristallina dell’acqua che si forma a pressioni superiori a 50000 atmosfere e 300 °C: è il ghiaccio VII plastico, che si differenzia dalle altre forme di ghiaccio per la sua natura ibrida tra un solido e un liquido. Le molecole dell’acqua in questa fase sono disposte a reticolo cubico ma, a differenza delle altre forme di ghiaccio, sono libere di ruotare attorno alle loro posizioni in modo simile a un liquido. Questo comportamento dinamico conferisce alla fase una natura plastica, la cui esistenza è stata ipotizzata da simulazioni di dinamica molecolare ma mai osservata sperimentalmente. Un gruppo internazionale di ricerca, guidato da Livia Eleonora Bove del Dipartimento di Fisica della Sapienza, è riuscito a ottenere l’osservazione diretta dell’esistenza del ghiaccio VII plastico. I dati sperimentali hanno fornito fin da subito la prova dell’esistenza della fase plastica. Tuttavia, per comprendere in dettaglio il meccanismo con cui le molecole ruotano, sono stati necessari ulteriori esperimenti. A queste attività di ricerca hanno contribuito in particolare John Russo e Francesco Sciortino del Dipartimento di Fisica della Sapienza. «Combinando dati sperimentali e simulazioni, abbiamo scoperto che le rotazioni nel ghiaccio plastico non sono completamente libere, ma piuttosto avvengono attraverso salti tra posizioni preferenziali. Questo comportamento conferisce al ghiaccio VII plastico proprietà uniche, che lo distinguono dalle altre fasi solide dell’acqua e ne influenzano significativamente le proprietà fisiche» spiega Maria Rescigno della Sapienza, prima autrice del lavoro. Lo studio fornisce nuove informazioni fondamentali per comprendere meglio le proprietà dell’acqua e apre nuove strade per la comprensione della struttura dei corpi celesti ghiacciati e la loro evoluzione. Un caso particolarmente interessante è quello delle due lune di Giove, Ganimede e Callisto, la cui differenziazione interna rimane una questione aperta nella planetologia. Una possibile spiegazione di tale fenomeno potrebbe dipendere dalla presenza di ghiaccio plastico in una sola delle due lune. Questa circostanza avrebbe influenzato diversamente la loro evoluzione strutturale.