A 35 milioni di PSI, l'acqua cambia struttura in laboratorio

In un laboratorio di Las Vegas, un campione d'acqua è posto tra due diamanti, il materiale più duro conosciuto, e viene compresso fino a raggiungere 35 milioni di libbre (16 milioni di kg) per pollice quadrato (PSI). Uno pneumatico d'auto regge circa 30 PSI. A quella pressione, l'acqua smette di comportarsi come quella in un bicchiere sul tavolo della cucina.

La regola abituale della fisica è semplice. Si comprime un materiale, i suoi atomi vengono spinti più vicini tra loro e, di norma, ne risultano disposizioni più ordinate e più simmetriche. L'acqua infrange questa regola. Il team dell'Università del Nevada, Las Vegas (UNLV) ha scoperto che, all'aumentare della pressione, l'acqua diventa una versione di se stessa a simmetria più bassa, e la sua chimica cambia insieme alla struttura. Il lavoro, guidato dal fisico Ashkan Salamat, direttore del Nevada Extreme Conditions Lab, è pubblicato su Communications Chemistry.

La pressione non è scelta a caso. Il team di Salamat afferma di aver riprodotto condizioni più vicine a quelle di Nettuno o Urano, i cosiddetti giganti di ghiaccio, il cui interno è fatto di acqua calda, di aspetto metallico, con ammoniaca e metano. I dati delle sonde del programma Voyager danno agli scienziati un'idea della composizione di questi pianeti e della loro pressione e temperatura interne, ma nessuna sonda può scendere nelle loro atmosfere o nella loro crosta. Il laboratorio è l'unico luogo in cui la chimica può essere osservata direttamente.

Il metodo è preciso ma limitato. I campioni sono stati studiati con la spettroscopia, che legge come la materia interagisce con la luce, mentre i raggi X hanno rivelato la disposizione degli atomi. I risultati sono misure di laboratorio, ottenute su pochi campioni sottoposti a compressione estrema. Il team di Salamat descrive come potrebbe apparire l'acqua in profondità all'interno di un pianeta e osserva che, se la pressione venisse rilasciata, l'acqua si riorganizzerebbe probabilmente in una struttura più comune sulla Terra.

Per ora, i primi a trarne vantaggio sono i ricercatori che modellano l'interno dei giganti di ghiaccio: ottengono un comportamento misurato dell'acqua in condizioni in cui nessuno strumento può arrivare. Lo studio non fissa alcuna data per le applicazioni e non rivendica alcun uso pratico al di là di questo quadro scientifico. Salamat esprime l'ambizione in termini di lungo periodo: «Quando un giorno arriveremo a questi mondi, che cosa vedremo?». Fino ad allora, la risposta si costruisce un campione compresso alla volta.