Kohlendioxid trägt direkt zum Schrumpfen der Gletscher bei. Denn das Gas macht das Eis anfälliger für Risse und Brüche. Das haben US-amerikanische Forscher anhand von chemisch-physikalischen Modellen festgestellt. Erhöhte Konzentrationen von Kohlendioxid (CO2) in der Umgebungsluft destabilisieren demnach die Bindungen zwischen den Wassermolekülen der Eiskristalle. Zudem verhindere das sich an der Bruchstelle anlagernde CO2, dass der Riss wieder zusammenwachse, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Journal of Physics D: Applied Physics“. Das zeige, dass CO2 nicht nur indirekt über das Klima auf die Gletscher und Eiskappen der Erde einwirke, sondern auch direkt die physikalischen Eigenschaften des Eises verändern könne.
Wie die Forscher berichten, könnten die durch das CO2 geförderten Risse die Gletscher schneller schmelzen lassen. „Wenn Eiskappen und Gletscher einreißen und in Stücke zerbrechen, erhöht sich auch ihre der warmen Luft ausgesetzte Oberfläche“, erklärt Studienleiter Markus Buehler. Wie groß dieser Effekt sei, müsse zwar noch genauer erforscht werden, aber er könne das klimabedingte Schrumpfen der Gletscher durchaus verstärken. „Erst vor kurzen führten große Risse am Pine Island Gletscher in der Antarktis dazu, dass dort ein Eisberg von 880 Quadratkilometern Größe abbrach – das entspricht etwa der Fläche der Stadt Berlin“, sagen die Wissenschaftler. Möglicherweise würden solche Ereignisse durch steigende CO2-Werte gefördert.
Simuliertes Eis unter Druck
Für ihre Studie untersuchten die Forscher, wie sich erhöhte Konzentrationen von CO2 auf die Atome und Moleküle der Eiskristalle auswirken. Dazu fütterten sie ein Computermodell mit allen physikalischen und chemischen Eigenschaften der gängigsten Kristallform des Wassereises. Bei dieser sind jeweils sechs Wassermoleküle miteinander verknüpft und bilden sechseckige Plättchen. In einer Simulation testeten die Forscher, wie sich dieses Eis unter verschiedenen CO2-Konzentrationen verhält, wenn es einen kleinen Riss enthält und dann starkem Druck ausgesetzt wird.
„Wir haben dabei ein interessantes Verhalten der CO2-Moleküle beobachtet“, berichten Buehler und sein Kollege Zhao Qin. Die einzelnen Gasmoleküle hätten sich zunächst an die Ränder des Risses angelagert und seien dann in Richtung der Riss-Enden gewandert. Dabei gingen sie zunächst Bindungen mit den Wassermolekülen ein, brachen diese dann aber wieder auf. Dieses Verhalten habe die Bindungen der Wassermoleküle untereinander geschwächt und die Stabilität des Eises um bis zu 38 Prozent reduziert, sagen die Forscher.
(Journal of Physics D: Applied Physics, 15.10.2012 – NPO)
