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(Foto: picture alliance / dpa)

Moleküle hangeln sich Risse entlang: CO2 greift Eis doppelt an

CO2 erwärmt nicht nur die Erde und ist so für das Schmelzen des Eismantels verantwortlich. Es greift das Eis auch auf einem anderen Weg an, wie Forscher herausgefunden haben.

Das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) greift das Eis der Erde einer Computersimulation zufolge gleich auf zweifache Weise an: Neben der Erderwärmung kann es sich demnach in winzige Eisspalten setzen und diese nach und nach weiter aufbrechen. Das berichten Zhao Qin und Markus Buehler vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (USA). Die Forscher veröffentlichten die Ergebnisse im "Journal of Physics D: Applied Physics".

Die Physiker analysierten das Zusammenspiel einzelner Wasser- und Kohlendioxid-Moleküle per ReaxFF-Methode, mit der sich Brückenbindungen zwischen Molekülen in einem Computermodell simulieren lassen. Demnach ist die Robustheit von Eis nicht vornehmlich durch CO2-Bläschen gefährdet. Vielmehr sinke mit steigendem CO2-Gehalt die Kraft der sogenannten Brückenbindungen zwischen den Wassermolekülen im Eis.

Eis wird brüchig

Die CO2-Moleküle heften sich dem Modell zufolge zunächst an Wassermoleküle an der Rissgrenze, indem sie eine chemische Brücke mit den Wassermolekülen bilden. Dann hangeln sie sich am Riss entlang bis zu dessen Spitze. Die sich dort ansammelnden CO2-Moleküle wirken dem Modell zufolge konstant auf die Wasserstoffbrückenbindungen ein und schwächen diese. So steige die Brüchigkeit des Eises.

"Das ist ein interessanter Denkansatz, der basierend auf atomistischen Computer-Simulationen von virtuellem Eis von den Autoren entwickelt wurde", sagte Prof. Thomas Loerting vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Innsbruck. Ihm sei bislang allerdings keine Beobachtung an realem Eis bekannt, die diese Idee bestätigen würden. "Es bleibt also abzuwarten, ob die Autoren einen Experimentator überzeugen können, den Denkansatz in einem Experiment an realem Eis zu überprüfen."

Die Eisflächen an den Polen und Gletschern bedecken sieben Prozent der Erdoberfläche – das ist mehr als die gemeinsame Fläche von Europa und Nordamerika. "Wenn die Eiskappen an den Polen und die Gletscher weiterhin so viel Risse bekommen und in Stücke zerfallen, wird die Oberfläche, die der Luft ausgesetzt ist, deutlich ansteigen", sagte Buehler. Dies könne das Schmelzen beschleunigen und die Eisflächen weiter reduzieren. Eis strahlt wesentlich mehr Sonnenlicht zurück ins All als andere Oberflächen, so dass Forscher bei schwindenden Eisflächen eine rasche Temperaturerhöhung erwarten.

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Quelle: n-tv.de

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