Il meteorite di Steinbach, caduto nella regione tedesca della Sassonia quasi tre secoli fa, custodiva al suo interno qualcosa che nessuno si era mai preso la briga di cercare davvero. Una ricerca pubblicata nel luglio del 2025 ha rivelato che un frammento di quella roccia spaziale contiene un minerale il cui comportamento termico non rientra in nessuna classificazione conosciuta. E la cosa più sconcertante è che quel frammento era lì, esposto in una teca del Museo Nazionale di Storia Naturale di Parigi, a prendere polvere dal 1724. Nessuno lo aveva mai analizzato con gli strumenti giusti.
Quello che si nasconde dentro quel pezzo di roccia è tridimite meteoritica, una forma di diossido di silicio straordinariamente rara sulla Terra. Si tratta di un polimorfismo del quarzo che si genera solo in condizioni estreme di temperatura e pressione, condizioni che non esistono nella geologia terrestre ordinaria ma che si verificano durante impatti di meteoriti o in ambienti vulcanici particolarmente violenti. La tridimite in sé non è sconosciuta, si trova anche nelle rocce vulcaniche terrestri. Quella di origine meteoritica, però, ha una caratteristica unica: si è stabilizzata termicamente nello spazio per milioni di anni, e questo fa tutta la differenza.
Meteorite di Steinbach: u na conductività termica che non dovrebbe esistere
Ed ecco il punto che ha fatto sobbalzare la comunità scientifica. La tridimite del meteorite di Steinbach mantiene una conduttività termica praticamente costante in un intervallo che va dai −193 °C fino ai 107 °C. Tradotto in termini più concreti: conduce il calore allo stesso modo sia nel gelo più estremo dell’Islanda sia durante un’ondata di calore nel deserto. Il problema è che nessun materiale conosciuto si comporta così.
Fino a oggi la scienza dava per assodato che un materiale solido fosse o un cristallo (struttura ordinata) o un vetro (struttura disordinata), e le proprietà termiche dipendevano da quella struttura. In un cristallo la conduttività termica diminuisce quando la temperatura sale, perché le vibrazioni della rete cristallina si disperdono con maggiore intensità. In un vetro succede l’opposto, dato che il disordine interno facilita meccanismi aggiuntivi di trasmissione del calore. Due tendenze opposte, solide, documentate per decenni.
Il meteorite di Steinbach se ne infischia di queste regole. La sua tridimite presenta ordine nei legami chimici come un cristallo e disordine geometrico nella disposizione di quei legami come un vetro. Questa combinazione genera una compensazione esatta tra i due meccanismi di trasporto termico. Quello di propagazione, tipico dei cristalli, e quello di tunneling, tipico dei vetri. Il team di ricerca ha battezzato questo fenomeno conduttività PTI, dall’inglese propagation tunneling invariant.
Vale la pena ricordare che nel 2009 il fisico Michele Simoncelli, insieme a Nicola Marzari e Francesco Mauri, aveva sviluppato un’equazione unificata basata sul formalismo di trasporto di Wigner, capace di descrivere simultaneamente il comportamento termico di cristalli, vetri e qualsiasi stato intermedio. Quella equazione prevedeva in teoria l’esistenza di materiali con conduttività termica invariante rispetto alla temperatura. Solo che nessuno ne aveva mai trovato uno nel mondo reale. Fino a quando qualcuno non ha puntato un laser su quel frammento di Steinbach.
La scoperta e il nodo della riproducibilità
Il metodo che ha reso possibile tutto questo si chiama termoriflettometria. Misura le variazioni nella riflettività ottica di una superficie quando viene eccitata termicamente con un laser pulsato, permettendo di ricavare la conduttività termica con altissima risoluzione. Quello che i ricercatori hanno osservato è che gli atomi di silicio non erano disposti in file perfette, ma nemmeno in modo casuale. Seguivano una sequenza di “ordine a medio raggio” che prima di quel momento esisteva solo nei modelli matematici, confermando punto per punto le previsioni dell’equazione di Wigner.
L’applicabilità potenziale è enorme: dalla progettazione di dispositivi elettronici che non si surriscaldano a sistemi di isolamento aerospaziale con un’efficienza impensabile secondo la fisica classica. Però c’è un grosso ostacolo. Finora questo materiale è stato trovato solo nel meteorite di Steinbach, una quantità limitata proveniente da un evento astronomico di tre secoli fa. Ricavarlo da altri meteoriti è semplicemente impraticabile, e la sfida di sintetizzare questo vetro cristallo in laboratorio non è affatto banale.
Un dettaglio curioso, lo studio segnala che anche nel cratere Gale su Marte è stata rilevata tridimite, il che apre interrogativi sulla storia geologica del pianeta rosso e, in prospettiva, sulla possibilità di un’eventuale minerazione spaziale. Va anche precisato che, sebbene il materiale sfidi le leggi della fisica, si tratta delle leggi della fisica attuale. Non erano false, semplicemente erano incomplete.