Gli scienziati scoprono due tipi diversi di acqua: a basse temperature una galleggia sull’altra. Lo studio
Di acqua non ce n’è una sola, ma due. Lo dimostrerebbe uno studio condotto dall’Università di Roma La Sapienza in collaborazione con l’Università di Princeton (Usa). Le “acque” si separano a bassissima temperatura e una galleggia sull’altra. Una scoperta che apre le porte a nuovi mondi che potrebbero spiegare l’origine della vita sulla Terra.
Una rivoluzione per la chimica che ha sempre riconosciuto come indiscutibile la struttura dell’acqua, liquido così particolare che ci ha permesso di sopravvivere. E invece si può discutere, non è più né scontata né unica.
Fino ad oggi tutta la comunità scientifica ha dato per assodato che l’acqua, formata da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, fosse strutturata in una precisa e “rigida” struttura, con l’ossigeno di una molecola che attrae gli idrogeni dall’altra (legami idrogeno), formando una complessa architettura con un punto di ebollizione elevatissimo rispetto a quello di altri liquidi, e soprattutto una forma solida (il ghiaccio) meno densa di quella liquida e quindi galleggiante su di essa.
Incredibile a dirsi ma proprio la proprio tale galleggiamento ha permesso alla vita marina di sopravvivere, perché gli strati di ghiaccio che a basse temperature si formano sulla superficie degli specchi di acqua naturali “proteggono” l’acqua sottostante, che non ghiaccia a sua volta e quindi continua d ospitare la vita.
Tutto ancora molto vero e confermato, ma oggi sappiamo che non sempre è così: a temperature bassissime si genera una “competizione” tra due fasi liquide ben distinte, con diversa densità e di cui quella finora sconosciuta è molto più “disordinata”, e il passaggio tra le due “acque” costituisce una vera e propria transizione di fase (come lo è il passaggio da liquido a solido per esempio).
©Università di Roma La Sapienza
I ricercatori hanno condotto lo studio tramite simulatori, utilizzando i più moderni modelli attualmente a disposizione, dimostrando che al di sotto della temperatura di -180 Kelvin (circa -9°C) la densità del liquido comincia a oscillare fra due valori: liquido a bassa densità e liquido ad alta densità.
“Come il ghiaccio che galleggia sull’acqua – spiega Francesco Sciortino, coautore del lavoro – sotto i 180 gradi Kelvin, l’acqua di bassa densità galleggia sopra l’acqua di alta densità. Abbiamo dimostrato, con modelli alquanto accurati, un punto critico per la transizione liquido-liquido: la prova teorica che serviva per convincere la comunità scientifica che è possibile avere un sistema puro (una sola componente) con più di una fase liquida”.
Gli autori hanno risolto in particolare le equazioni del moto che descrivono l’evoluzione del liquido per ben 100 miliardi di volte di seguito coprendo così un intervallo temporale di circa 100 microsecondi, osservando la transizione tra le due fasi liquide che avviene in decine di microsecondi.
“Grazie a questo lavoro – conclude Sciortino – disponiamo di un modello e di dati numerici accurati che ci consentiranno in futuro di osservare la struttura molecolare su scala subnanometrica, per dimostrare sperimentalmente questa transizione di fase e così scartare scenari termodinamici rivelatisi inadeguati a coglierne l’esistenza”.
Insomma ora dai numeri agli esperimenti. E chissà che questi non ci dicano anche di più, dandoci la possibilità di guardare all’origine della vita da una finestra più “comoda”.
La ricerca è stata pubblicata su Science.
Fonti di riferimento: Università di Roma La Sapienza / Science
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