«Stop-Motion-Wasser» - Forschende erschaffen mit Stahlkugeln eine neue Eisform

Britische Forschende haben in einer Kugelmühle eine neue Eisform entstehen lassen. Diese könnte es auch auf Eismonden geben.

Wussten Sie, dass es über 20 verschiedene Arten Eis gibt? Genauer gesagt kennen Forschende bislang 20 Arten kristallines Eis und zwei Arten amorphes. Sie kennen nur das auf der Skipiste? Das ändern wir jetzt.

Kristallines und amorphes Eis

Kristallin heisst, dass die Wassermoleküle in einem fixen Kristallgitter angeordnet sind. Es kann verschiedene Formen annehmen.

Als amorph bezeichnet man den Zustand, in dem die Moleküle ungeordnet sind, wie etwa in flüssigem Wasser. Bislang sind zwei Haupttypen von amorphem Eis bekannt: amorphes Eis mit hoher Dichte und amorphes Eis mit niedriger Dichte. Dazwischen klaffte bislang eine riesige Dichtelücke.

Astronominnen und Astronomen nehmen an, dass im Weltall vor allem Wassereis in amorpher Form vorkommt.

Forschende des University College London haben mit Stahlkugeln und minus 196 Grad eine neue Form von Eis geschaffen: Das «MDA-Eis» hat andere Eigenschaften als «normales» Wassereis und wurde durch Schütteln von Eis zwischen Kugeln aus rostfreiem Stahl produziert.

«Wir haben gezeigt, dass sich Wasser erzeugen lässt, das wie Stop-Motion-Wasser aussieht», so Co-Autor Professor Andrea Sella. Was die Forschenden auch zeigen: Dass die Dichtelücke des amorphen Eises gar nicht so gross ist.

Der glasartige Zustand von Wasser?

In Experimenten stellten die Forschenden fest, dass ihr Verfahren nicht zu kleinen Stücken gewöhnlichen Eises führte, sondern eine neuartige amorphe Form von Eis hervorbrachte, die im Gegensatz zu allen anderen bekannten Eissorten die gleiche Dichte wie flüssiges Wasser hatte. Ausserdem ähnelt der Zustand dem von Wasser in fester Form. Sie nannten das neue Eis «amorphes Eis mittlerer Dichte», kurz MDA.

Während die eine bekannte Form von amorphem Eis bei minus 196 Grad eine Dichte von nur 0,94 Gramm pro Kubikzentimeter besitzt, bringt amorphes Eis mit hoher Dichte mindestens 1,13 Gramm auf die Waage. Die neu entdeckte Form liegt mit 1,06 Gramm dazwischen.

Die Forschenden vermuten, dass diese Eisform auch im Innern von Eismonden wie Jupitermond «Ganymed» zu finden ist, erklärt Chemiker Christoph Salzmann.

Gezeitenkräfte im Inneren von Eismonden, die durch die Gravitationskräfte von Gasriesen hervorgerufen werden, können ähnliche Scherkräfte wie beim Kugelmahlen verursachen.

Christoph Salzmann Mitautor der Studie

Ausserdem stellte das Team fest, dass MDA bei Erwärmung und Rekristallisation massiv Wärme freisetzt. So könnte es tektonische Bewegungen in der kilometerdicken Eisschicht auf Ganymed auslösen.