Ghiaccio d'acqua amorfo irradiato dai raggi UV osservato da un microscopio elettronico a trasmissione all'aumentare della temperatura (25K/-248C/-414F, 70K/-203C/-333F, 96K/-177C/-287F, 120K/-153C/-243F). Le isole amorfe di ghiaccio d'acqua (le aree scure nelle foto) cambiano forma e si diffondono sul substrato come un liquido, che è indicato dalla sfocatura delle immagini. Barre di scala =0,5 micrometri. (Tachibana S., et al., Progressi scientifici, 30 settembre 2017) Credito:Tachibana S., et al., Progressi scientifici , 30 settembre 2017
Gli analoghi del ghiaccio che imitano il ghiaccio interstellare si comportano come liquidi a temperature comprese tra -210°C e -120°C secondo i ricercatori dell'Università di Hokkaido. Questo ghiaccio liquido può aumentare la formazione di composti organici, comprese le molecole prebiotiche e l'accrescimento di polvere per formare i pianeti.
I legami molecolari nel ghiaccio vengono recisi quando irradiati dalla luce ultravioletta all'interno delle nubi molecolari interstellari, facilitando la formazione di sostanze organiche complesse comprese le molecole prebiotiche. Così, gli scienziati ritengono che il ghiaccio interstellare sia "culle" di composti organici, ma poco si sapeva in precedenza del ghiaccio stesso.
Il team guidato dal professore associato Shogo Tachibana dell'Università di Hokkaido ha scoperto che il ghiaccio amorfo irradiato da raggi ultravioletti che imita il ghiaccio interstellare mostra un comportamento simile a un liquido a intervalli di temperatura estremamente bassi. Questa scoperta dovrebbe aiutare a svelare i meccanismi alla base della formazione di molecole prebiotiche e il processo che dà vita ai pianeti.
La squadra ha spruzzato un gas misto di acqua, metanolo e ammoniaca su un substrato che è stato raffreddato a -263C/-441F a -258C/-432F e simultaneamente irradiato con luce ultravioletta. Dopo che il ghiaccio si è formato, i ricercatori hanno spento il congelatore per osservare il ghiaccio con un microscopio mentre la temperatura aumentava. Con loro sorpresa, il ghiaccio ribolliva come acqua bollente a temperature comprese tra -210C/-346F e -120C/-184F. L'analisi del gas ha mostrato che si trattava di molecole di idrogeno, che i ricercatori ritengono si siano formati da metanolo e ammoniaca sciolti dall'irradiazione UV. Il gorgoglio mostra che il ghiaccio si stava comportando come un liquido, con una viscosità stimata simile a quella del miele sodo.
Hanno quindi esaminato l'acqua pura. Isole di ghiaccio d'acqua amorfo sono state create su un substrato irradiando ghiaccio cristallino con luce ultravioletta a -263C/-441F. Hanno osservato le isole mentre la temperatura aumentava o ad una temperatura fissa di -213°C/-351°F. I ricercatori hanno visto le isole di ghiaccio amorfo cambiare forma e diffondersi sul substrato, che è anche un segno che il ghiaccio si comporta come un liquido. La viscosità stimata di questo ghiaccio era simile a quella del magma silicico. Questo risultato implica che questo stato liquido è comune nel ghiaccio costituito da acqua.
Questi esperimenti suggeriscono che il vero ghiaccio interstellare potrebbe comportarsi come un liquido, favorire la formazione di composti organici, comprese le molecole prebiotiche. Tachibana dice, "La formazione di molecole organiche, compresi quelli prebiotici, può verificarsi efficacemente in un ambiente molto freddo".
"Il ghiaccio liquido può aiutare la polvere ad accumularsi sui pianeti perché il liquido può agire come una colla. Tuttavia, sono necessari ulteriori esperimenti per comprendere le proprietà del materiale del ghiaccio liquido ", ha aggiunto.