L'acqua è il liquido della vita. Lo beviamo, ci facciamo il bagno, lo usiamo per coltivare la terra, per cucinare e per pulire le cose. È la molecola più abbondante nei nostri corpi. Infatti, tutte le vite di cui siamo a conoscenza morirebbero senza l'acqua. Ma, cosa più importante: senza l'acqua non avremmo avuto il tè freddo. Mmmm, il tè freddo. Perché questi cubetti di ghiaccio galleggiano? Se fossero cubetti di argon solido in una tazza di argon liquido, affonderebbero. E lo stesso vale per la maggioranza delle altre sostanze. Ma l'acqua solida, altrimenti conosciuta come ghiaccio, è in qualche modo meno densa dell'acqua liquida. Com'è possibile? Sapete già che ogni molecola di acqua è composta da due atomi di idrogeno legati a un atomo di ossigeno. Diamo uno sguardo ad alcune delle molecole presenti in una goccia di acqua e diciamo che la temperatura è di 25 gradi Celsius. Le molecole si piegano, si allungano, piroettano, e si muovono nello spazio. Ora, abbassiamo la temperatura, il che riduce l'ammontare di forza cinetica in ciascuna di queste molecole in modo che si pieghino, si allunghino, piroettino e si muovano di meno. E questo vuol dire che in media occupano meno spazio. Ora, voi pensereste che quando l'acqua liquida inizia a congelarsi, le molecole si ammasserebbero sempre più vicine le une alle altre, ma non è quello che avviene. L'acqua ha uno speciale tipo d'interazione tra le molecole che la maggioranza delle altre sostanze non ha, ed è chiamato legame idrogeno. Ora, ricordate che in un legame covalente due elettroni vengono condivisi, generalmente in maniera non eguale, tra gli atomi. In un legame idrogeno, un atomo d'idrogeno viene condiviso, anch'esso in maniera ineguale, tra gli atomi. Un legame idrogeno ha questo aspetto. Due appaiono in questa maniera. Ed eccone tre e quattro e cinque, sei, sette, otto, nove, dieci, undici, dodici. Potrei continuare all'infinito. In una singola goccia di acqua, i legami d'idrogeno formano reti estese tra centinaia, migliaia, milioni, miliardi, trilioni di molecole, e questi legami si rompono e riformano continuamente. Ora, torniamo alla nostra acqua quando si raffredda. Sopra i 4 gradi centigradi Celsius, la forza cinetica delle molecole di acqua mantiene interazioni molto ravvicinate tra di loro. I legami idrogeno si formano e si rompono come le storie d'amore alle scuole superiori, il che vuol dire velocemente. Ma sotto i 4 gradi, l'energia cinetica delle molecole di acqua inizia a abbassarsi sotto il livello di energia dei legami idrogeno. I legami idrogeno si formano quindi molto più di frequente rispetto a una loro rottura e strutture bellissime iniziano a emergere da questo caos. Ecco come l'acqua solida, il ghiaccio, appare a livello molecolare. Notate che la struttura ordinata e esagonale è meno densa della struttura disordinata dell'acqua liquida. E voi sapete che se un oggetto è meno denso del fluido in cui è immerso, galleggerà. Quindi, il ghiaccio galleggia nell'acqua, e quindi? Beh, consideriamo un mondo senza il ghiaccio galleggiante. La parte più fredda dell'oceano sarebbe il fondale buio come la pece dell'oceano, una volta congelato, rimarrebbe congelato. Dimenticatevi i sandwich di aragosta dato che i crostacei perderebbero i loro habitat o il sushi dato che le foreste di kelp non crescerebbero. Cosa farebbero i bambini canadesi d'inverno senza i laghi ghiacciati su cui praticare l'hockey o la pesca sul ghiaccio? E dimenticatevi l'Oscar a James Cameron perché il Titanic sarebbe giunto sano e salvo a destinazione. Dite addio alle calotte di ghiaccio nei poli terrestri capaci di riflettere quella luce che altrimenti arrostirebbe il pianeta. Dimenticatevi infatti gli oceani come oggi li conosciamo, che coprendo oltre il 70% della superficie terrestre, regolano l'atmosfera dell'intero pianeta. Ma cosa peggiore di tutte, non ci sarebbe il tè freddo. Mmmmmm, il tè freddo.