La risposta alla domanda non è certo “naturale e frizzante”, ma soprattutto non ci stiamo prendendo gioco di voi! Questa volta, la scoperta che vi raccontiamo non riguarda un pianeta sperduto in qualche angolo della Via Lattea, ma l’elemento più importante per la vita sulla Terra: l’acqua: i ricercatori sono riusciti a dimostrare come, a basse temperature, l’esistenza di due diverse forme di acqua, in termini sia di struttura sia di densità. Tutti i dettagli della ricerca, portata avanti dal Dipartimento di Fisica dell’Università di Stoccolma, sono stati pubblicati su Proceedings of the Nation Academy of Sciences, la rivista scientifica statunitense conosciuta come PNAS.
70 motivi per essere un liquido unico nel suo genere
Che l’acqua fosse un liquido unico nel suo genere, lo sapevamo già. Essa si comporta in modo del tutto differente da ogni altro liquido conosciuto e sembra marcare la propria unicità con ben 70 proprietà esclusive, la cui origine è rimasta fino ad oggi almeno in parte misteriosa. Per indagare più a fondo sulla questione, gli studiosi hanno lavorato a temperature prossime al punto di congelamento dell’acqua, nel punto in cui le differenze si fanno più forti e lo stato dell’acqua cambia lentamente da liquido a solido.
Grazie ai raggi X, è stato possibile scoprire come esistano proprietà differenti a basse temperature, quando cioè l’acqua si cristallizza lentamente in ghiaccio. Gli strumenti impiegati durante il lavoro hanno permesso di studiare la struttura atomica e il movimento molecolare del liquido. Anzi: dei liquidi! Per la prima volta, è stata realizzata una fotografia senza precedenti della struttura e delle dinamiche dell’acqua a livello nanoscopico.Come spiega Andres Nilson, docente di Fisica dell’università svedese e coautore della ricerca, l’acqua esiste in natura come se fosse distinta in due liquidi diversi.
I raggi X rivelano l’esistenza di “due tipi di acqua”
I raggi X hanno permesso di studiare il cambiamento di posizione delle molecole di acqua a basse temperature, evidenziando quelli che sono i cambiamenti strutturali dell’acqua durante il congelamento. Per capire il concetto, bisogna partire dal ghiaccio. In natura, infatti, ne esistono due forme: una cristallina, dove le molecole sono ordinate geometricamente a formare cristalli cubici, ed una struttura amorfa, in cui le molecole sono orditate in modo casuale, simile al vetro, e che si ottiene in seguito ad un raffreddamento molto rapido dell’acqua.A sua volta, il ghiaccio amorfo può presentarsi in due forme distinte, a bassa ed alta densità.
I fisici di Stoccolma si sono giustamente chiesti perché due tipi di ghiaccio e non due tipi di acqua?
A domanda, risposta. L’acqua, stando allo studio fatto a Stoccolma – e riprodotto, poi, anche in Germania e negli USA -, a livello atomico, esiste, o meglio ancora coesiste, in due stati ben diversi: un liquido viscoso e un liquido ultra-viscoso, dalla densità molto più bassa. In realtà, la questione non è così scontata: infatti l’acqua non riesce a “decidere” in quale stato trovarsi (a bassa o alta densità) ed è come se continuasse ad oscillare fra uno e l’altro a livello microscopico.
A tutti gli effetti, quindi, l’acqua come la conosciamo in un certo senso non è un liquido, bensì due liquidi diversi allo stesso tempo. E se vi state chiedendo perché continuare a studiare l’acqua, vi basti sapere che ne abbiamo un disperato bisogno e la conosciamo ancora troppo poco: il cambiamento climatico ci pone davanti a nuove sfide e trovare modi alternativi per l’approvviggionamento d’acqua è una di queste. Le nuove scoperte sull’acqua ci aiuteranno sicuramente in tal senso.
