Prendi l'acqua. Aggiungi cloruro di sodio. Raffreddare e spremere in ghiaccioli salati.

Mar 07, 2023

Annuncio

Sostenuto da

I composti creati in laboratorio – mai visti prima – potrebbero esistere naturalmente sulle lune ghiacciate del sistema solare esterno.

Invia una storia a qualsiasi amico

Come abbonato hai 10 articoli regalo da donare ogni mese. Chiunque può leggere ciò che condividi.

Di Kenneth Chang

Gli scienziati hanno scoperto due nuove forme di ghiaccio salato che probabilmente non esistono naturalmente sulla Terra, ma potrebbero trovarsi su lune ghiacciate più lontane nel sistema solare.

"Queste strutture non assomigliano a nulla che sia stato descritto prima", ha detto Baptiste Journaux, assistente professore di scienze della terra e dello spazio presso l'Università di Washington.

Scrivendo nel numero del 20 febbraio dei Proceedings of the National Academy of Sciences, il dottor Journaux e i suoi colleghi descrivono due nuove combinazioni solide e ghiacciate di due delle sostanze più comuni presenti sulla Terra: acqua e cloruro di sodio, meglio noto come tavolo. sale.

I cristalli appena scoperti si sono formati, inaspettatamente, quando l’acqua salata è stata raffreddata a basse temperature e pressata ad alte pressioni.

L’acqua salata è abbondante sulla Terra – dopo tutto riempie gli oceani – e i chimici sanno da tempo come si comporta nelle condizioni terrestri. Il ghiaccio su questo pianeta è raramente salato.

In effetti, il cloruro di sodio – ogni molecola è costituita da un atomo di sodio e un atomo di cloro – viene spesso considerato inizialmente come un antigelo, che abbassa la temperatura di congelamento dell’acqua. Ecco perché viene sparso sulle strade durante le tempeste di neve. Quando l'acqua salata congela, i cristalli di ghiaccio che si formano sono costituiti da acqua pura con gli ioni sodio e cloruro espulsi nel liquido rimanente.

A temperature sufficientemente fredde, l'acqua supersalata residua inizia a solidificarsi, formando idroalite, un cristallo o idrato rigido contenente acqua. L'idroalite è costituita da due molecole d'acqua per ciascun cloruro di sodio.

Negli ultimi decenni, gli scienziati planetari hanno scoperto una serie di mondi nel sistema solare esterno che possiedono oceani di acqua liquida sotto le loro croste ghiacciate. Questi includono Europa e Ganimede, due lune di Giove, e Titano ed Encelado, due lune di Saturno. Il dottor Journaux voleva studiare il ruolo che il sale potrebbe svolgere nel mantenere gli oceani di questi mondi dal congelamento.

Per riprodurre tali condizioni, un pizzico di acqua salata è stata raffreddata a temperature fino a meno 190 gradi Fahrenheit e compressa tra due pezzi di diamante a pressioni fino a 25.000 volte le solite 14,7 libbre per pollice quadrato che l'aria preme contro di noi sulla superficie terrestre. .

"Inizialmente abbiamo fatto questi esperimenti perché volevamo studiare gli effetti antigelo del cloruro di sodio, del sale, perché si prevede che sia probabilmente il soluto più comune negli oceani extraterrestri come lo è negli oceani terrestri", ha detto il dottor Journaux. "Ci aspettavamo di vedere qualcosa di simile a quello che vediamo sulla Terra, ovvero che i sali verrebbero respinti dal ghiaccio man mano che cresce."

Invece l’antigelo si è congelato.

"Avevamo un nuovo cristallo che è venuto fuori dal nulla e che non ci aspettavamo affatto", ha detto il dottor Journaux. "Quindi è stato molto fortuito."

I cristalli erano minuscoli, larghi al massimo circa 1/250 di pollice, o all'incirca la larghezza di un capello umano.

Il riflesso dei raggi X sui cristalli ha mostrato agli scienziati di aver creato due nuovi idrati. Uno aveva una struttura cristallina di due molecole di cloruro di sodio per ogni 17 molecole d'acqua. Quello si è formato ad una temperatura di circa meno 100 gradi Fahrenheit e ad una pressione di 5.000 volte la normale pressione atmosferica. A pressioni più elevate si formò ancora un altro idrato, meno salato, con 13 molecole d'acqua per ogni molecola di cloruro di sodio.

Gli scienziati hanno visto anche segni di una terza forma, ma i cristalli aghiformi erano troppo sottili per studiarne la struttura. "È molto carino", ha detto il dottor Journaux, "ma è così sottile che è difficile ottenere i dati".

I nuovi idrati potrebbero aiutare a spiegare un mistero su Europa. Le osservazioni del 2019 effettuate con il telescopio spaziale Hubble hanno identificato in modo inequivocabile il cloruro di sodio in strisce giallastre sulla superficie della luna. È altamente improbabile che sia sotto forma di granelli di sale puro, ma altre osservazioni – i colori della luce infrarossa assorbita dalla superficie, che servono come impronte digitali identificative di composti specifici – non hanno offerto segni convincenti di idroalite, il noto idrato di sale.