Eine bahnbrechende Entdeckung beweist, dass Eis nicht im Inneren des Wassers entsteht, sondern direkt unter dessen Oberfläche.Eine neue Art von Eis (Ice 0) wurde von japanischen Wissenschaftlern entdeckt. Es entsteht durch die Oberflächenspannung des Wassers und könnte die Erforschung von Wolken bis hin zur Lebensmittelkonservierung revolutionieren. Ein Paradigmenwechsel, der unser Verständnis vom Gefrieren und die Zukunft des Eises verändert.
Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, eine ebenso einfache wie tiefgreifende Frage zu beantworten: Wie beginnt Wasser eigentlich zu gefrieren? Von innen, wie wir glaubten, oder von außen? Die Antwort kommt aus Tokio und ist überraschender als erwartet. Forscher der Universität Tokio haben eine neue, bisher unbekannte Übergangsform von Eis entdeckt, die sie Ice 0 (auf Deutsch „Eis 0”) genannt haben. Diese Entdeckung, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, verändert unser bisheriges Verständnis vom Gefrieren von Wasser und verspricht Anwendungen, die weit über den Laborbereich hinausgehen.Eis ist wieder einmal in aller Munde in wissenschaftlichen Kreisen. Und diesmal müssen wir nicht bis in die Antarktis reisen, um neue Entdeckungen zu machen.
Eine verborgene Brücke zu dem Eis, das wir bereits kennen
Ice 0 ist keine stabile Eisform, wie wir sie in Getränken verwenden (bekannt als Ice 1), und auch keine der über zwanzig exotischen Eisformen, die unter extremem Druck entstehen. Es handelt sich um eine flüchtige Zwischenphase, fast gespenstisch, die direkt unter der Wasseroberfläche entsteht.
Mithilfe fortschrittlicher Molekularsimulationen beobachtete das Team um Gang Sun und Hajime Tanaka, wie sich Wassermoleküle spontan zu Ringen zusammenballen. Diese Strukturen bleiben für kurze Zeit bestehen, bilden das Ice 0 und wirken wie eine Art „Keim“, der die Kristallisation zu traditionellem Eis erleichtert.
Das Faszinierende daran ist, dass dieser Prozess von außen nach innen abläuft, eine radikale Abkehr vom klassischen Modell, das von einer inneren Kristallisation ausging. Was ist die Ursache dafür? Die Oberflächenspannung des Wassers, die genau an der Grenzfläche zur Luft einen Unterdruck erzeugt und so die notwendigen Bedingungen für die Entstehung von Eis 0 schafft.
Was ändert sich durch diese Entdeckung?
Diese Entdeckung ist nicht nur ein theoretischer Fortschritt. Sie hat sehr reale Auswirkungen auf wichtige Bereiche:
- Meteorologie: Sie verbessert das Verständnis darüber, wie Eiskristalle in Wolken und Nebel entstehen.
- Lebensmitteltechnik: Sie kann Tiefkühlprozesse optimieren und so Textur und Geschmack besser erhalten.
- Kühltechnik: Sie bietet neue Möglichkeiten zur Herstellung von Beschichtungen, die die Bildung von Raureif in Klimaanlagen verhindern.
Mit den Worten von Gang Sun selbst: „Unsere Ergebnisse lösen eine jahrzehntelange wissenschaftliche Debatte und zeigen, dass Eis unter isothermen Bedingungen in der Nähe der Oberfläche leichter entsteht.“ Eine einfache Aussage, aber mit enormer Tragweite.
Eis war noch nie so komplex … und so nützlich
Obwohl Ice 0 für das menschliche Auge nicht sichtbar ist, definiert seine Existenz unser Verständnis eines der häufigsten und grundlegendsten physikalischen Prozesse auf unserem Planeten neu. Und das mit der Eleganz der Einfachheit: eine molekulare Umstrukturierung, die durch die intrinsischen Eigenschaften des Wassers ermöglicht wird und den Übergang in den festen Zustand beschleunigt.
Die experimentelle Bestätigung mit Techniken wie der Kryomikroskopie steht noch aus, aber das vom japanischen Team vorgeschlagene Modell inspiriert bereits neue Forschungen in den Bereichen Glaziologie, Atmosphärenwissenschaften und fortschrittliche Materialien.
Eis, dieser stille Begleiter des Klimas und der Küche, verbirgt viel mehr, als wir dachten. Und dank Ice 0 wissen wir das jetzt.
