Winzige Tropfen schmutzigen Wassers, die oft mit Luftblasen verwechselt werden, erzählen die Geschichte des plätschernden Eiszapfenwachstums.
Eiszapfen aus reinem Wasser sind glatt. Aber Salz oder andere Verunreinigungen lassen Eiszapfen Wellen entwickeln, wenn sie an Ästen, Brücken und Stromleitungen hängen (SN: 24.11.13). Verunreinigungen sind auch für das trübe Aussehen von Eiszapfen verantwortlich, das normalerweise Luftblasen zugeschrieben wird. Diese Blasen sind tatsächlich winzige Tropfen kontaminierten Wassers, berichten Forscher im November Körperliche Überprüfung E.
Bei der Untersuchung von 3 Millimeter dicken Querschnitten von Eiszapfen, die im Labor gezüchtet wurden, entdeckten die Physiker Stephen Morris und John Ladan von der University of Toronto Taschen mit unreinem, flüssigem Wasser, umgeben von relativ reinem Eis (SN: 13.08.10). „Es stellt sich heraus, dass es in einem Eiszapfen nur sehr wenige Luftblasen gibt“, sagt Morris. Er nennt die Wassertaschen „Einschlüsse“, um sie von Luftblasen zu unterscheiden.
Außerdem „zeichnen die Einschlüsse die Wachstumsgeschichte der Riffel auf. Es ist wie die Ringe in einem Baum“, sagt Morris. Einschlüsse bilden sich in Schichten nahe der Oberfläche eines Eiszapfens, wobei ältere Schichten von jüngeren bedeckt werden, wenn ein Eiszapfen wächst. „Aus dem Muster der Einschlüsse kann man etwas über die Wachstumsgeschichte ableiten.“
Um die Eiszapfenbildung zu verfolgen, mischten die Forscher fluoreszierende Farbstoffe anstelle anderer Arten von Verunreinigungen in Wasser und verwendeten das Wasser, um im Labor Eiszapfen zu züchten. Der Farbstoff konzentrierte sich schließlich in höheren Konzentrationen in flüssigen Einschlüssen in den Eiszapfen, genau wie jede andere Verunreinigung. Es leuchtete auch hell unter ultraviolettem Licht, wodurch die Einschlussschichten besser sichtbar wurden.
Durch Variieren der Farbstoffkonzentration im Wasser zeigten die Forscher einen Weg, wie Verunreinigungen die Muster von Eiszapfenwellen beeinflussen (SN: 10.10.02). Alles, was es brauchte, war eine mit Leitungswasser vergleichbare Kontamination, sagt Morris, „bevor sie ihre Form von glatt zu wellig ändern“.
Die zugrunde liegenden Gründe, warum Verunreinigungen zu Wellen führen, sind noch nicht klar. Als Experimentalist, sagt Morris, ist das ein Rätsel, das er Theoretikern überlässt.