Urano e Nettuno, un nuovo metodo per studiare i giganti di ghiaccio

Scienze

Si tratta della simulazione più precisa messa a punto dagli scienziati, che sfrutta l'analisi della conduttività termica ed elettrica dell’acqua dei due pianeti

Studiare i giganti di ghiaccio Urano e Nettuno, i satelliti di Giove e Saturno o remotissimi esopianeti è più semplice grazie all’analisi al computer delle caratteristiche dell’acqua contenuta al loro interno. Si tratta del miglior metodo di simulazione mai messo a punto finora: ci sono riusciti gli scienziati della Sissa di Trieste e dell’università̀ della California. Lo strumento, al centro di una recente pubblicazione su Nature Communications consente di analizzare processi altrimenti impossibili da riprodurre sperimentalmente, con un approccio efficace e allo stesso tempo più economico. 

 

Estrarre le conducibilità termica ed elettrica dell’acqua

 

In questa ricerca, attraverso le simulazioni, gli studiosi hanno analizzato la conduzione di elettricità e di calore dell’acqua a condizioni di temperatura e pressione estreme, le stesse che troverebbe sui pianeti. Indagare i fenomeni che avvengono sotto la loro superficie consentirebbe di comprendere l’evoluzione di questi corpi celesti, stabilirne l’età̀ e far luce sulle proprietà̀ fisiche. “Idrogeno e ossigeno sono gli elementi più comuni nell’universo, insieme all’elio. È facile dedurre che l’acqua sia uno dei maggiori costituenti di molti corpi celesti. Ganimede ed Europa, satelliti di Giove, ed Encelado, satellite di Saturno, presentano delle superfici ghiacciate sotto le quali si trovano oceani di acqua. Anche i pianeti Nettuno e Urano sono probabilmente composti principalmente da acqua”, spiegano Federico Grasselli e Stefano Baroni, due autori dello studio. “Abbiamo sviluppato un metodo teorico/computazionale in grado di estrarre le conducibilità termica ed elettrica dell’acqua nelle forme e nelle condizioni presenti su tali corpi celesti – proseguono - a partire da simulazioni all’avanguardia. Così, riproducendo il piccolo per frazioni di nanosecondo, siamo in grado di capire ciò che è avvenuto nel grandissimo, su masse enormi e scale temporali di miliardi di anni”.

 

L’acqua superionica

 

Gli studiosi hanno analizzato tre diverse fasi dell’acqua, ghiacciata, liquida e superionica, nelle condizioni caratteristiche delle zone interne di questi pianeti. “L’acqua superionica – aggiungono Grasselli e Baroni - è un sistema misto tra la fase liquida e solida, dove gli atomi di ossigeno del complesso h2o sono organizzati in un reticolo cristallino, mentre quelli di idrogeno si comportano come un liquido e trasportano la carica”. Lo studio delle correnti termiche ed elettriche generate dall’acqua in queste tre diverse forme è fondamentale per far luce su molte questioni ancora irrisolte.

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