Po ponad 150 latach wyjaśniono, czemu powierzchnia lodu jest mokra

Zespół z Uniwersytetu Hokkaido rozwiązał ponad 150-letnią zagadkę powierzchniowego topnienia lodu w ujemnych temperaturach. Udało się to dzięki zaawansowanej mikroskopii optycznej, opracowanej z firmą Olympus.

Odkąd ponad 150 lat temu Michael Faraday wspomniał o tym zjawisku, nikt nie umiał odpowiedzieć na pytanie, czemu na powierzchni lodu znajduje się woda, która nie zamarza w środowisku z ujemnymi temperaturami.

Podczas eksperymentów Japończycy obserwowali, jak cienkie warstwy wody (in. warstwy quasi-ciekłe, ang. quasi-liquid layers, QLLs) powstają i znikają przy różnych temperaturach i ciśnieniu (prężności) pary.

Autorzy publikacji z pisma Proceedings of the National Academy of Sciences zauważyli, że warstwy wody nie pokrywają powierzchni lodu jednorodnie i całkowicie. Brak równowagi prowadzi zaś do ich parowania.

Naukowcy zauważyli także, że QLLs tworzą się, gdy sublimacja lodu zachodzi w warunkach przesycenia i nienasycenia. Oznacza to, że najprawdopodobniej QLLs są metastabilnym stanem przejściowym, powstającym na skutek gromadzenia pary i sublimacji lodu.

Nasze wyniki są sprzeczne z popularnymi przekonaniami, zgodnie z którymi QLLs tworzą się w stanie równowagi. Topnienie powierzchniowe odgrywa ważną rolę w różnych zjawiskach, np. [...] powstawaniu dziury ozonowej czy generowaniu elektryczności w chmurach burzowych, dlatego najnowsze ustalenia powinny pomóc w ich lepszym zrozumieniu - podkreśla Ken-ichiro Murata.

topnienie powierzchniowe lód woda warstwy quasi-ciekłe QLLs Ken-ichiro Murata