I ricercatori giapponesi hanno scoperto il ghiaccio 0, un nuovo tipo di ghiaccio che si forma vicino alla superficie dell’acqua, ridefinendo potenzialmente la comprensione scientifica e influenzando la tecnologia e gli studi sul clima.
Scoperto il ghiaccio 0
I ricercatori hanno scoperto una nuova forma di ghiaccio chiamata ghiaccio 0, che può innescare la formazione di cristalli di ghiaccio in acqua super raffreddata. Il loro studio ha rivelato che la nucleazione del ghiaccio può verificarsi vicino alla superficie delle gocce d’acqua a causa di strutture simili al ghiaccio 0, risolvendo un dibattito di lunga data. Queste scoperte hanno implicazioni significative per vari campi, tra cui gli studi sul clima e le scienze alimentari, migliorando la nostra comprensione della formazione dello stesso.
Il ghiaccio è molto più complesso di quanto la maggior parte delle persone creda, con la scienza che ne ha identificati oltre 20 diversi tipi formati sotto varie combinazioni di pressione e temperatura. Il tipo che usiamo per raffreddare le nostre bevande, noto come ghiaccio I, è una delle poche forme che si verificano naturalmente sulla Terra. Di recente, i ricercatori giapponesi hanno scoperto un altro tipo: il ghiaccio 0, una forma insolita di che può avviare la formazione di cristalli di ghiaccio in acqua super raffreddata.
La formazione di ghiaccio vicino alla superficie dell’acqua liquida può iniziare da minuscoli precursori cristallini con una struttura simile a un raro tipo di ghiaccio, noto come ghiaccio 0.
In uno studio recentemente pubblicato su Nature Communications, i ricercatori del Social Cooperation Research Department “Frost Protection Science”, presso l’ Institute of Industrial Science, The University of Tokyo hanno dimostrato che queste strutture simili al ghiaccio 0 possono causare il congelamento di una goccia d’acqua vicino alla sua superficie piuttosto che al suo interno. Questa scoperta risolve un enigma di vecchia data e potrebbe aiutare a ridefinire la nostra comprensione di come si forma il ghiaccio.
Processo di nucleazione del ghiaccio
La cristallizzazione del ghiaccio, nota come nucleazione, avviene solitamente in modo eterogeneo, o in altre parole, su una superficie solida. Normalmente ci si aspetta che ciò avvenga sulla superficie del contenitore dell’acqua, dove il liquido incontra il solido.
Questa nuova ricerca, tuttavia, ha mostrato che la cristallizzazione può verificarsi anche appena sotto la superficie dell’acqua, dove incontra l’aria. Qui, il ghiaccio si nuclea attorno a piccoli precursori con la stessa caratteristica struttura ad anello del ghiaccio 0.
L’autore principale dello studio, Gang Sun, ha dichiarato: “Le simulazioni hanno dimostrato che una goccia d’acqua ha maggiori probabilità di cristallizzare vicino alla superficie libera in condizioni isotermiche. Questo risolve un dibattito di lunga data sul fatto che la cristallizzazione avvenga più facilmente in superficie o internamente”.
Precursori del ghiaccio 0
I precursori di Ice 0 hanno una struttura molto simile all’acqua sottoraffreddata, consentendo alle molecole d’acqua di cristallizzarsi più facilmente da essa, senza dover formare direttamente se stesse nella struttura del ghiaccio normale. I minuscoli precursori del ghiaccio 0 si formano spontaneamente, come risultato degli effetti di pressione negativa causati dalla tensione superficiale dell’acqua. Una volta che la cristallizzazione inizia da questi precursori, le strutture simili al ghiaccio 0 si riorganizzano rapidamente nel più familiare ghiaccio I.
L’autore senior, Hajime Tanaka, ha sottolineato le implicazioni di vasta portata di questo studio, osservando che: “Si prevede che i risultati riguardanti il meccanismo di cristallizzazione superficiale dell’acqua contribuiranno in modo significativo a vari campi, tra cui gli studi sul clima e le scienze alimentari, dove la cristallizzazione dell’acqua svolge un ruolo fondamentale”.
Una comprensione più dettagliata del ghiaccio e di come si forma può fornire informazioni preziose su una varietà di aree di studio. Questo lavoro può avere particolare importanza in meteorologia, ad esempio, dove la formazione di ghiaccio tramite precursori simili al ghiaccio 0 può avere un effetto molto più evidente in piccole gocce d’acqua come quelle che si trovano nelle nuvole. La comprensione del ghiaccio può avere benefici anche in tecnologia, dalle scienze alimentari all’aria condizionata.
