Nettuno è un pianeta del Sistema Solare, l’unico non visibile a occhio nudo a causa della sua estrema distanza dalla Terra.
È posto a quasi 4,5 miliardi di chilometri dal Sole e completa un’orbita completa intorno alla nostra stella una volta ogni 165 anni. Vi siete mai chiesti perché a differenza degli altri pianeti, Nettuno appare molto blu?
Ebbene, la sua atmosfera è composta principalmente da idrogeno molecolare, elio atomico e metano. Il colore blu di Nettuno è il risultato del metano che risiede nella sua atmosfera. Anche su Urano c’è metano, ma la tonalità del pianeta risulta più tendente al verde. Perché questa differenza?
Ad oggi sappiamo che Nettuno ha una composizione atmosferica simile a Giove, Saturno e Urano, ma ciò che lo distingue dagli altri pianeti gassosi è che presenta un’abbondanza di acido cianidrico gassoso nella stratosfera superiore.
Cianuro di idrogeno! Attorno all’equatore ci sarebbe l’intensità massima, pari a circa 1.7 ppb, 1.7 parti per miliardo, per poi scendere a 1.2 ppb a 60° sopra l’equatore. Questa distribuzione a forma di cintura del cianuro di idrogeno può essere interpretata come l’effetto del trasporto di azoto dalla troposfera di Nettuno tramite la circolazione atmosferica meridionale o come conseguenza di collisioni cometarie.
I grandi flussi atmosferici in atmosfera rendono disomogenee le molecole, come accade per l’ozono nell’atmosfera terrestre. Così, le diverse concentrazioni di acido cianidrico su Nettuno potrebbero essere il risultato della sua circolazione stratosferica.
La fisica dell’acido cianidrico in atmosfera avviene all’incirca così: il flusso ascendente viene generato nella latitudine media dove l’acido cianidrico è minore e quindi trasporta le molecole di azoto, una fonte di acido cianidrico, nella stratosfera. A questo punto le molecole di azoto vengono ulteriormente trasportate all’equatore e al polo sud, producendo acido cianidrico reagendo con i raggi solari nella stratosfera.
Sarebbe quindi il movimento stesso dell’atmosfera di Nettuno ad indurre la produzione di acido cianidrico nella stratosfera.
Un ghiaccio molto raro
Nei pianeti del Sistema solare i materiali che sono presenti sulla Terra possono non essere nelle condizioni fisiche e chimiche a cui siamo abituati, a causa delle pressioni e calore estremi.
Se nel nucleo solido interno della Terra, gli atomi di ferro danzano, il ghiaccio caldo, nero e pesante probabilmente si forma all’interno dei giganti gassosi ricchi d’acqua, come Urano e, appunto, Nettuno.
Questo ghiaccio esotico, chiamato ghiaccio superionico, è stato per la prima volta ricreato in laboratorio cinque anni fa, ma solo l’anno scorso, di esso, è stata scoperta una nuova fase. Questo potrebbe essere uno dei motivi per cui Urano e Nettuno hanno campi magnetici così squilibrati e con più poli.
Il ghiaccio superionico è completamente differente dalla molecola d’acqua a cui siamo abituati ma potrebbe essere tra le forme di acqua più abbondanti nell’Universo, e si presume che riempia non solo l’interno di Urano, Nettuno, ma anche esopianeti simili. Pianeti con pressioni estreme, pari a 2 milioni di volte l’atmosfera terrestre e interni caldi come la superficie del Sole, dove l’acqua diventa strana.
In questa sua nuova veste, gli atomi di ossigeno sono bloccati in un reticolo cubico solido, mentre gli atomi di idrogeno, ionizzati, sono liberi, fluendo attraverso quel reticolo come gli elettroni attraverso i metalli. Questo rende questo particolarissimo tipo di ghiaccio conduttivo. In questo caso, le particelle cariche in movimento generano campi magnetici.Inoltre, aumenta anche il suo punto di fusione, così che l’acqua congelata rimane solida anche a temperature estremamente elevate.
Lo studio di questo tipo di ghiaccio è stato effettuato in laboratorio, bombardando sottili strati di acqua posti tra due strati di diamante, con alcuni laser incredibilmente potenti. Le onde d’urto risultanti hanno aumentato la pressione fino a 200 GPa, che equivale a circa 2 milioni di atmosfere, e le temperature fino a circa 5000 K.
Misure di diffrazione ai raggi X hanno poi rivelato la struttura cristallina del ghiaccio caldo e denso, anche se le condizioni di pressione e temperatura fossero state mantenute solo per una frazione di secondo. I modelli hanno confermato che i cristalli di ghiaccio erano in realtà una nuova fase distinta dal ghiaccio superionico, chiamato ghiaccio XIX.
Se dunque l’interno di un gigante di ghiaccio simile a Nettuno fosse occupato da un solido molliccio rispetto a un liquido vorticoso, il campo magnetico del pianeta varierebbe sensibilmente. Inoltre, se vicino al suo nucleo, quel pianeta avesse due strati superionici di diversa conduttività, il campo magnetico generato dallo strato liquido esterno interagirebbe con ciascuno di essi in modo diverso, rendendo le cose ancora più strane, generando campi magnetici multipolari traballanti proprio come quelli che si rilevano attorno a Urano e Nettuno. Se così fosse, ci sarebbe una spiegazione razionale alle misure fatte dalla sonda Voyager II, che misurò questi insoliti campi magnetici più di 30 anni orsono.
