Physik:Die 18. Form von Eis

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In der Natur ist nur eine einzige Variante von Eis zu finden.

(Foto: Michael Reichel/dpa)
  • Forscher kennen bereits 17 Arten, wie Wasser-Moleküle zu Eis erstarren können.
  • Nun haben Physiker aus Innsbruck eine weitere Version entdeckt.
  • Die Varianten haben zum Teil extrem unterschiedliche physikalische Eigenschaften.

Von Patrick Illinger

Unterhalb von ungefähr null Grad Celsius, der genaue Wert hängt vom Luftdruck ab, gefriert Wasser und es entsteht Eis. Die H₂O-Moleküle erstarren dabei zu einer kristallinen Struktur und werden ein Festkörper - soweit die Schulphysik.

Tatsächlich ist die aus der Natur bekannte Form gefrorenen Wassers nur eine von vielen Möglichkeiten, wie Wasserteilchen zu Eis werden können. 17 Varianten einer kristallinen Anordnung der gewinkelten H₂O-Moleküle kennt die Fachwelt. Nun melden Innsbrucker Forscher, eine achtzehnte Version sei entdeckt.

So viele Varianten von Eis? Eis aus reinem H₂O, ganz ohne Geschmacksstoffe? Tatsächlich erinnert diese Forschung an Kinderspiele, bei denen Kugeln, Magnete oder auch Kastanien mit Zahnstochern zu komplexen geometrischen Gebilden zusammengesteckt werden müssen. Die aus der Natur als Schnee und Eis bekannte Variante, bei der die gefrorenen H₂O-Moleküle sechseckige Strukturen bilden, ist dabei die Variante Nummer 1.

Ist das alles nur akademische Spielerei?

Schon für die Herstellung des Eises Nummer 3 braucht es einen Druck von mehr als 2000 bar. Im Eis Nummer 4 ähnelt die Anordnung der H₂O-Moleküle den verschränkten olympischen Ringen, erklärt Thomas Lörting von der Universität Innsbruck. Von Eis Nummer 6 hat man Spuren in Diamanten entdeckt und vermutet es auf dem Jupitermond Ganymed. Eis Nummer 10 könnte den Kern riesiger Planeten wie Uranus und Neptun bilden. Letzteres hat die zweieinhalbfache Dichte natürlichen Wassers und würde erst bei mehreren Tausend Grad Celsius schmelzen.

Das Eis Nummer 15 wurde erst im Jahr 2009 als spezielle Variante des Eises Nummer 6 in dem Innsbrucker Labor hergestellt, in dem nun mutmaßlich auch die Variante Nummer 18 entstand - ebenfalls eine Sonderform von Eis Nummer 6. Wichtig bei der künstlichen Erzeugung bizarrer H₂O-Strukturen ist nach Auskunft der Forscher ein langsames Abkühlen, und extremer Druck, im aktuellen Fall waren es 20 000 bar.

Ist das alles nur akademische Spielerei? Einerseits ja, andererseits, so betonen die Forscher, haben die Eissorten zum Teil extrem unterschiedliche Eigenschaften. Zum Beispiel weicht die Dielektrizitätskonstante, welche das Verhalten von Material in elektrischen Feldern beschreibt, bei verschiedenen Eisvarianten um das Hundertfache voneinander ab. Dass nun tatsächlich ein 18. Eis mit zuvor unbekannter Molekülstruktur entdeckt wurde, müssen die Forscher noch mit Neutronenstrahlen nachweisen.

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