Scoperta una nuova forma di ghiaccio: Ice VIIt

I fisici hanno osservato la transizione da una fase cubica precedentemente nota, il ghiaccio VII, alla fase intermedia e tetragonale appena scoperta, il ghiaccio VIIt, prima di stabilirsi in un’altra fase nota, il ghiaccio X.

Diagramma di fase del ghiaccio: le regioni ombreggiate di blu scuro, verde e rosso indicano rispettivamente il ghiaccio VII, VIIt e X, e i confini di fase proiettati che separano le fasi di ghiaccio ad alta pressione dal nostro lavoro sono mostrati come linee nere solide; i confini di fase del ghiaccio X collegano la transizione misurata a 30,9 GPa e 300 K al punto di flesso nella curva di fusione, che sono stati associati alla transizione dal fluido molecolare a quello ionico; le linee tratteggiate mostrano le curve di fusione misurate; viene evidenziato il confine superionico. Credito immagine: Grande prendi la carne., doi: 10.1103/PhysRevB.105.104109.

Il ghiaccio d’acqua è come molti altri materiali in quanto può formare diversi materiali solidi in base a condizioni di temperatura e pressione variabili, come il diamante che forma carbonio o la grafite.

Tuttavia, l’acqua è eccezionale sotto questo aspetto poiché ci sono almeno 20 forme solide di ghiaccio conosciute dagli scienziati.

Zach Grande del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università del Nevada a Las Vegas e colleghi hanno aperto la strada a un nuovo metodo per misurare le proprietà dell’acqua ad alta pressione.

Il campione d’acqua è stato prima spremuto tra le punte di due diamanti opposti, congelandosi in diversi cristalli di ghiaccio confusi.

Il ghiaccio è stato quindi sottoposto a una tecnica di riscaldamento laser che lo ha temporaneamente sciolto prima che si riformasse rapidamente in una raccolta simile a polvere di minuscoli cristalli.

Aumentando in modo incrementale la pressione e facendola esplodere periodicamente con il raggio laser, i fisici hanno osservato il passaggio dal ghiaccio cubico VII a una struttura di simmetria tetragonale, il ghiaccio VIIt.

Hanno anche dimostrato che il passaggio al ghiaccio X, quando l’acqua si irrigidisce in modo aggressivo, avviene a pressioni molto più basse di quanto si pensasse in precedenza.

Sebbene sia improbabile che troveremo la nuova fase del ghiaccio ovunque sulla superficie della Terra, è probabilmente un ingrediente comune all’interno del mantello terrestre così come nelle grandi lune e nei pianeti ricchi d’acqua al di fuori del nostro Sistema Solare.

“Questo lavoro ha dimostrato che la trasformazione in uno stato ionico avviene a pressioni molto, molto più basse di quanto si pensasse prima”, ha affermato il dott. Ashkan Salamat, anche lui del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università del Nevada Las Vegas.

“È il pezzo mancante e le misurazioni più precise mai effettuate sull’acqua in queste condizioni”.

“Il lavoro ricalibra anche la nostra comprensione della composizione degli esopianeti”.

“Il ghiaccio VII potrebbe esistere in abbondanza nella crosta e nel mantello superiore dei pianeti attesi ricchi d’acqua al di fuori del nostro Sistema Solare, il che significa che potrebbero avere condizioni abitabili per la vita”.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Revisione fisica B.

_____

Zaccaria M. Grande prendi la carne. 2022. Transizioni di simmetria guidate dalla pressione in denso HQuel ghiaccio. Phys. Rev. B 105 (10): 104109; doi: 10.1103/PhysRevB.105.104109

Leave a Comment