La struttura interna dei pianeti più misteriosi del nostro sistema solare potrebbe essere molto diversa da come la si è sempre immaginata. Al centro di questa svolta c’è il ghiaccio superionico, una forma di materia che non esiste in nessun ambiente terrestre e che potrebbe spiegare finalmente alcune anomalie rimaste inspiegabili per decenni. Parliamo di Urano e Nettuno, i cosiddetti giganti di ghiaccio, due mondi lontanissimi e ancora in larga parte sconosciuti, che ora tornano sotto i riflettori della comunità scientifica grazie a una revisione profonda dei modelli planetologici usati fino a oggi.
Per molto tempo, la comprensione di ciò che accade nelle viscere di questi pianeti si è basata su schemi piuttosto convenzionali. Si pensava a strati di gas, liquidi e ghiacci “normali”, disposti in modo relativamente prevedibile. E invece la realtà potrebbe essere parecchio più strana. Il ghiaccio superionico è una fase della materia che diventa stabile solo in condizioni davvero estreme, con pressioni dell’ordine dei megabar, cioè milioni di volte superiori alla pressione atmosferica sulla superficie terrestre. In pratica, è qualcosa che si può ottenere solo nel cuore di pianeti enormi o, con grande fatica, in laboratorio.
Cosa rende il ghiaccio superionico così speciale
Quello che rende questa scoperta così affascinante è che il ghiaccio superionico non è né un solido classico né un liquido. Gli atomi di ossigeno restano bloccati in una struttura cristallina rigida, mentre i protoni (gli ioni di idrogeno) si muovono liberamente attraverso il reticolo, quasi come se fossero un fluido. Questo comportamento ibrido produce proprietà fisiche uniche, tra cui una conducibilità elettrica molto elevata. Ed è proprio questo dettaglio che potrebbe essere la chiave per risolvere uno dei grandi rompicapo della planetologia: i campi magnetici anomali di Urano e Nettuno.
A differenza di quanto accade su Giove o Saturno, dove il campo magnetico è grossomodo allineato con l’asse di rotazione, su Urano e Nettuno i campi magnetici risultano fortemente inclinati e asimmetrici. Un comportamento bizzarro, che per anni ha messo in difficoltà i modelli tradizionali. La presenza di ghiaccio superionico negli strati interni potrebbe finalmente offrire una spiegazione plausibile: uno strato conduttivo anomalo, posizionato a profondità intermedie, sarebbe in grado di generare proprio quel tipo di campo magnetico così irregolare.
Un cambio di paradigma nella comprensione dei giganti di ghiaccio
Questa revisione teorica non è un semplice aggiustamento. Si tratta di un vero e proprio cambio di paradigma nella comprensione della struttura interna di Urano e Nettuno. Il fatto che una forma di materia così esotica possa esistere stabilmente all’interno di pianeti del nostro stesso sistema solare apre scenari nuovi anche per lo studio degli esopianeti, molti dei quali hanno dimensioni e composizioni simili a quelle dei giganti di ghiaccio.
Il ghiaccio superionico, va detto, non è un’idea del tutto nuova: era stato teorizzato già da tempo e ottenuto in esperimenti ad altissima pressione. Ma la possibilità che rappresenti una componente strutturale dominante all’interno di Urano e Nettuno è qualcosa che solo ora sta emergendo con forza nei modelli più aggiornati. La fase della materia in questione è termodinamicamente stabile solo a pressioni enormi, e questo spiega perché sia rimasta fuori dal radar per così tanto tempo.