28 marzo 2024
Aggiornato 12:30

Le strutture del ghiaccio rivelano i misteri dell'universo

Gli attuali standard tecnologici offrono ai ricercatori la possibilità di riprodurre gli strati di ghiaccio in condizioni analoghe a quelle rilevate nello spazio e di esaminarne l'organizzazione molecolare

Secondo quanto affermato dagli scienziati, sebbene nell'universo sia possibile trovare sulle particelle di polvere interstellare strati di ghiaccio a temperature molto basse, non è semplice disporre di informazioni dettagliate relative alla struttura di questi ultimi. Gli attuali standard tecnologici offrono ai ricercatori la possibilità di riprodurre gli strati di ghiaccio in condizioni analoghe a quelle rilevate nello spazio e di esaminarne l'organizzazione molecolare, in modo da ottenere informazioni utili alla risoluzione di alcuni interessanti interrogativi, tra i quali l'interrogativo relativo all'abiogenesi, il processo all'origine della vita sulla terra.

La Fondazione europea della scienza (FES) ha organizzato un workshop esplorativo dedicato alle ricerche più avanzate attualmente in corso sulle strutture del ghiaccio. Per la maggior parte delle persone, il ghiaccio altro non è che la tanto agognata acqua ghiacciata da aggiungere ai drink estivi. Ma il ghiaccio è molto più, come è stato dimostrato chiaramente in occasione del recente workshop tenutosi a Granada, in Spagna, il cui principale obiettivo era stimolare idee per la creazione di un futuro network europeo su questo argomento.

L'evento era co-presieduto dal dottor Julyan Cartwright, esperto nel campo delle strutture del ghiaccio presso l'Istituto andaluso per le scienze terrestri (IACT) del Consiglio spagnolo della Ricerca (CSIC), dall'Università di Granada e dal dottor C. Ignacio Sainz-Diaz, anche lui dello IACT.

Secondo quanto affermato dal dottor Cartwright, lo studio delle strutture del ghiaccio potrebbe condurre a progressi rivoluzionari in altri ambiti e trovare al contempo numerose applicazioni industriali. Alcune delle straordinarie proprietà del ghiaccio sono note da tempo. Per fare un esempio, è l'unica sostanza non metallica ad espandersi durante il congelamento.

Il workshop ha trattato numerose prospettive, sperimentali e teoriche, relative non solo al ghiaccio formato dall'acqua, bensì anche ad altri tipi di ghiaccio e di sostanze solide derivanti dalla condensazione dei diversi gas presenti nelle rigide condizioni spaziali. Esso ha trattato anche argomenti quali polimorfismo e poliamorfismo del ghiaccio, nucleazione, morfologia, reattività e spettroscopia.

Tuttavia, il tema principale del workshop era il ghiaccio nello spazio. Il ghiaccio si trova sui piccoli grani di polvere, così come pure su asteroidi, comete, satelliti freddi o pianeti e, occasionalmente sui pianeti come la terra, in grado di ospitare forme di vita. Il ghiaccio più famoso dello spazio è forse quello degli anelli planetari di Saturno, formati appunto da particelle di ghiaccio, da altri elementi e da polvere. Alle rigide temperature spaziali il ghiaccio si forma a una temperatura compresa tra i 3 e i 90 gradi sopra lo zero assoluto, pari a 273,15 gradi centigradi.

Il ghiaccio, a queste temperature, può formare sulla mesoscala (più ampia di una dimensione della microscala) strutture diverse rispetto a quelle create alle temperature terrestri. In alcuni casi, queste strutture possono assumere forma amorfa, simile più a un vetro le cui molecole vengono congelate nello spazio, piuttosto che a un cristallo.

Numerosi ricercatori hanno osservato che in alcune condizioni il ghiaccio può creare forme biomimetiche, vale a dire strutture analoghe alle forme viventi, come foglie di palma e vermi, o in scala ancora più ridotta, analoghe ai batteri. Questo è il motivo per cui il dottor Cartwright non ha tardato a sottolineare che i ricercatori non devono ritenere che le strutture analoghe alle forme di vita trovate sugli oggetti provenienti dallo spazio, come le rocce di Marte, siano la prova dell'esistenza di forme di vita nello spazio. «Se su un altro pianeta vengono trovate strutture simili a vermi o a foglie di palma non bisogna convocare immediatamente una conferenza stampa per annunciare la scoperta di forme di vita extraterrestri,» ha affermato il dottor Cartwright.

Questa abilità di riprodurre strutture simili a quelle viventi lascia supporre che la natura abbia copiato i fenomeni fisici. «È palese che la biologia ricorra ai principi fisici. Come potrebbe essere altrimenti? Non deve sorprendere che alcune strutture biologiche utilizzino in modo palese semplici principi fisici. Tornando indietro nel tempo, appare ragionevole supporre che alle loro origini le forme di vita abbiano utilizzato come contenitore una struttura più semplice dell'attuale membrana cellulare, una sorta di vescicola simile a una bolla di sapone,» ha affermato il dottor Cartwright. «Questo tipo di vescicole è tutt'oggi presente nei sistemi abiotici, sia in condizioni caratterizzate da temperature elevate, come nel caso delle proprietà chimiche dei «black smokers» sui fondali marini, che si presume possano essere all'origine della vita, che nel caso delle proprietà chimiche del ghiaccio marino.»

Questo concetto sarà ulteriormente analizzato nei progetti avviati in seguito al workshop della Fondazione europea della scienza.