Eis unter Druck? Neue Studie revolutioniert unser Verständnis!

Eis unter Druck? Neue Studie revolutioniert unser Verständnis!

Ein Forschungsteam um Martin Müser von der Universität des Saarlandes hat neue Erkenntnisse über das Schmelzen von Eis aufgedeckt. In Computersimulationen fanden die Wissenschaftler heraus, dass die bisherigen Annahmen, Druck und Reibung seien die Hauptursachen für das Schmelzen, falsch sind. Die Ergebnisse wurden im renommierten Fachjournal *Physical Review Letters* veröffentlicht und stellen ein grundlegendes Umdenken in der Glaziologie dar.

Traditionell wurde darauf vertraut, dass die Kombination aus Druck und Reibung, beispielsweise durch Schuhe auf Eis, zur Bildung von Wasser führt. Neueste Erkenntnisse zeigen jedoch, dass die Orientierung der Moleküle auf der Eisoberfläche entscheidend für die Entstehung einer dünnen flüssigen Schicht ist. Diese Unordnung zwischen den Eiskristallen bewirkt, dass auch bei sehr niedrigen Temperaturen, sogar unter -40 Grad Celsius, ein zähflüssiger Film an der Grenze von Eis und Ski entsteht. Dies geschieht unabhängig von Druck und Reibung, da die Wechselwirkungen zwischen den Dipolen der Eismoleküle und der Schuhsohle entscheidend sind.

Die Rolle der Oberflächenschmelze

Die Phänomene, die im Zusammenhang mit dem Schmelzen und Gefrieren von Eis auftreten, sind überaus komplex. Oberflächenschmelzen ist ein natürlicher Prozess, der unabhängig von der Temperatur abläuft. Auch wenn diese unter dem Schmelzpunkt liegt, kann eine bewegliche Wasserschicht auf dem Eis entstehen, was die Glätte des Eises beeinflusst. Dabei bleibt die Oberfläche des Eises flüssig und verstärkt so möglich auftretende Zerstörungen, wie beispielsweise das Platzen von ungeschützten Wasserrohren bei Frost, wenn gefrierendes Wasser sich ausdehnt. Dies wird durch die Eigenschaften des Wassers, das sich unterhalb des Gefrierpunkts noch stabil hält, verstärkt.

Die Wissenschaftler Joost M. W. Frenken und J. Friso van der Veen haben in den 1980er Jahren experimentell nachgewiesen, dass Oberflächenschmelzen ein relevantes Phänomen ist. Verunreinigungen, wie Salze, beeinflussen dabei die Dicke des gebildeten Flüssigkeitsfilms und tragen zur Komplexität des Schmelzverhaltens bei. Diese Erkenntnisse sind von großer Bedeutung, nicht nur für die Tiefe des Verständnisses der Eigenschaften von Eis, sondern auch für meteorologische Phänomene, da die dünne Flüssigkeitsschicht eine Rolle bei der Bildung von Gewittern spielt.

Die Eigenschaften von Eis

Eis selbst ist der feste Aggregatzustand von Wasser (H2O) und erstarrt bei Temperaturen unter 0 °C. Es hat eine hexagonale Kristallstruktur und gehört zur Mineralklasse der Oxide und Hydroxide. Eine wichtige Eigenschaft von Eis ist die Dichteanomalie: Eis hat eine geringere Dichte als flüssiges Wasser, wodurch es auf Wasser schwimmt. Diese Eigenschaft hat immense Auswirkungen auf den globalen Wasserkreislauf und die Ökologie.

Die Verwendung von Eis in verschiedenen Bereichen, wie der Kühlung von Lebensmitteln und im Sport, ist weit verbreitet. Zudem ist die Glaziologie, die Wissenschaft des Eises, ein immer relevanter werdendes Forschungsfeld, insbesondere im Zusammenhang mit dem Klimawandel und seinen Auswirkungen auf die Eismassen weltweit.

Zusammenfassend stellt die Entdeckung der neuen Mechanismen des Eisschmelzens durch das Team um Müser einen Paradigmenwechsel dar, der möglicherweise weitreichende Auswirkungen auf das Verständnis von Eis und dessen Verhalten haben könnte. Die genauen Konsequenzen bleiben jedoch bis auf weiteres unklar.