Per secoli gli esseri umani si sono interrogati su una domanda apparentemente semplice: perché il ghiaccio è scivoloso? Dagli atleti olimpici che scivolano su piste ghiacciate alle scivolate quotidiane sui marciapiedi, il fenomeno è universalmente sperimentato, ma scientificamente sfuggente. Nonostante le ipotesi consolidate da tempo, una risposta definitiva è rimasta fuori portata – fino a poco tempo fa.
Le teorie di vecchia data
Gli scienziati hanno tradizionalmente proposto tre spiegazioni principali. La prima, risalente al XIX secolo, suggerisce che la pressione di un oggetto (come la lama di un pattino) scioglie il ghiaccio, creando uno strato d’acqua lubrificante. Tuttavia, questa teoria non è sufficiente; gli esseri umani non pesano abbastanza da generare una pressione sufficiente per uno scioglimento significativo. La seconda ipotesi punta al riscaldamento per attrito: l’attrito tra la superficie e il ghiaccio genera calore, provocando una fusione localizzata. Anche se questo spiega la scivolosità dopo l’inizio del movimento, non tiene conto della facilità iniziale dello scivolamento. La terza teoria postula uno strato d’acqua pre-fuso sulla superficie del ghiaccio a causa delle differenze strutturali tra l’acqua solida e quella liquida. Ma anche questa spiegazione fatica a spiegare pienamente l’estrema scivolosità osservata.
Il ruolo del consumo energetico e l’orgoglio nazionale
La ricerca per comprendere la scivolosità del ghiaccio non è puramente accademica. Gli scienziati olandesi, spinti dal desiderio di mantenere il dominio della loro nazione nel pattinaggio di velocità, vedono applicazioni pratiche. Al di là dello sport, una comprensione completa dell’attrito del ghiaccio potrebbe avere implicazioni globali. L’attrito rappresenta circa il 25% del consumo energetico mondiale, il che significa che svelare i segreti del basso attrito del ghiaccio potrebbe portare a significativi risparmi energetici in vari settori.
Una nuova prospettiva: strati amorfi e disgregazione molecolare
Ricerche recenti suggeriscono che la risposta potrebbe risiedere nella stessa struttura superficiale del ghiaccio. Invece di fare affidamento esclusivamente sullo scioglimento, gli scienziati ora propongono che l’atto di calpestare il ghiaccio ne distrugga la struttura cristallina, creando uno “strato amorfo” – uno stato disordinato tra solido e liquido. Questo strato non è acqua completamente sciolta, ma una disposizione caotica di molecole che fornisce una resistenza minima al movimento.
Questa teoria, pubblicata su Physical Review Letters, suggerisce che anche a temperature estremamente basse, i cristalli di ghiaccio disallineati possono rapidamente disordinarsi sotto pressione, causando scivolosità. La rottura della struttura cristallina consente un movimento molecolare più semplice, riducendo l’attrito.
Perché è importante
Per oltre un secolo gli scienziati hanno discusso della scivolosità del ghiaccio. Le ultime ricerche suggeriscono che la verità non è una singola spiegazione, ma una combinazione di fattori. Pressione, attrito e disgregazione strutturale svolgono tutti un ruolo. Questa scoperta potrebbe sbloccare innovazioni nella riduzione dell’attrito in tutti i settori, dai trasporti alla produzione. Il mistero del ghiaccio potrebbe finalmente essere risolto, promettendo benefici concreti ben oltre la pista di pattinaggio.
