I ricercatori della University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering e dell'Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) hanno condotto simulazioni meccaniche quantistiche per capire come la luce ultravioletta cambi la chimica del ghiaccio. I risultati appaiono su Proceedings of the National Academy of Sciences.
La questione parte da esperimenti degli anni passati che mostrarono differenze nell'assorbimento dopo alcuni minuti rispetto a ore di esposizione UV. Gli scienziati sospettavano reazioni chimiche legate ai difetti presenti nella struttura del ghiaccio.
Le simulazioni hanno esaminato vari tipi di ghiaccio — reticolo perfetto, siti vacanti, ioni idrossido e difetti di Bjerrum — e hanno mostrato che i difetti modificano assorbimento ed emissione. A livello molecolare la luce UV può rompere l'acqua formando ioni idronio, radicali idrossilici ed elettroni liberi; questi elettroni possono diffondersi o restare intrappolati.
Il gruppo collabora con sperimentatori per verificare le predizioni e prevede di modellare ghiaccio con difetti multipli, superfici e acqua di scioglimento, con possibili implicazioni per il permafrost e per le lune ghiacciate.
Parole difficili
- simulazione — modello al computer di un processo realesimulazioni
- ultravioletto — radiazione elettromagnetica oltre il violetto visibileultravioletta
- difetto — irregolarità nella struttura di un solidodifetti
- assorbimento — processo in cui una sostanza prende energia
- emissione — rilascio di energia o particelle da una sostanza
- idronio — ione positivo formato dall'acqua con un protone in più
- radicale — atomo o gruppo con elettrone non accoppiatoradicali
- permafrost — terreno o suolo permanentemente ghiacciato
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Domande di discussione
- Come potrebbero influire i cambiamenti chimici del ghiaccio sul permafrost nella tua zona? Spiega in due frasi.
- Quali esperimenti pensi siano utili per verificare le predizioni delle simulazioni? Descrivi una possibile prova semplice.
- Perché è importante studiare il ghiaccio con difetti quando si pensa alle lune ghiacciate nello spazio? Rispondi con due o tre motivi.
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