Hoeveel watermoleculen zijn er nodig om een ijskristal te laten ontstaan? Veel minder dan gedacht, zo blijkt uit nieuw onderzoek. 275 watermoleculen is genoeg om een ijskristal tot stand te laten komen. Maar pas als er 475 watermoleculen zijn, is het kristal compleet.
En daarmee liggen deze cijfers veel lager dan gedacht. Lang gingen onderzoekers er namelijk vanuit dat er voor een compleet kristal zo’n 1000 watermoleculen nodig waren.
De onderzoekers bestudeerden hoe een ijskristal tot stand kwam. Ze zagen hoe elk watermolecuul banden aangaat met vier andere moleculen. Het waterijs komt vervolgens voor een dilemma te staan: het is -180 tot -150 graden in de ruimte waar de moleculen zich bevinden. Te koud om een vloeistof te vormen. Maar een kristal vormen, gaat ook nog niet, want ze zijn met te weinig. De watermoleculen lossen dat op door een soort cluster te vormen: ze vormen een ongeorganiseerd rasterwerk. Wanneer het cluster groeit en er meer watermoleculen bijkomen, ontstaat de mogelijkheid voor de watermoleculen om het ongeorganiseerde raster achter zich te laten en een ijskristal te vormen. Dat gebeurt wanneer de watermoleculen in het hart van het raster elk vier buren bij de hand nemen. De groei van een ijskristal begint dus met 275 watermoleculen. In eerste instantie is dat ijskristal nog lang niet perfect. Maar naarmate er meer watermoleculen bijkomen, wordt het kristal georganiseerder. “Als er 475 moleculen zijn, is de kern al perfect,” concludeert onderzoeker Udo Buck.
Hoewel het natuurlijk leuk is om te weten hoe ijskristallen ontstaan, rijst toch de vraag wat het nut precies is van dit onderzoek. Buck legt uit dat we dankzij deze studie meer te weten kunnen komen over hoe waterdamp bij hele lage temperaturen ijskristallen vormt. “Dit proces speelt een belangrijke rol in de bovenste lagen van de atmosfeer en ook in ons planetaire systeem.” Ook zou het onderzoek bij kunnen dragen aan het klimaatonderzoek doordat het gebruikt kan worden om betere modellen van de atmosfeer te maken.
