Znajdź zawartość

Ponoć nie ma dwóch identycznych płatków śniegu. Naukowcy twierdzą jednak, że to nieprawda, przynajmniej w przypadku mniejszych cudeniek. Płatki śniegu powstają, kiedy zlepiają się ze sobą kryształy lodu, niekiedy nawet po kilkaset. Meteorolodzy dociekali, jak dochodzi do ich uformowania, ponieważ uznawano, że może mieć to związek z ociepleniem klimatu. Obecnie naukowcy uznają, że kryształki lodu, najczęściej zbyt małe, by opaść na ziemię, przyczyniają się do powiększenia dziury ozonowej, odgrywając rolę katalizatora rozkładu ozonu. Rocznie na powierzchnię naszej planety spada ok. 28 316 846 711 688.312 m3 śniegu. Te skrupulatne wyliczenia to dzieło Jona Nelsona, fizyka chmur z Ritsumeikan University w Kioto, który badał płatki śniegu przez 15 lat. Masy śniegu ważą, bagatela, biliard kilogramów (biliard to jedynka z piętnastoma zerami). Typowy kryształek waży mniej więcej jedną milionową grama. Rocznie powierzchnię ziemi pokrywa ok. 1 000 000 000 000 000 000 000 000 kryształów. Jeśli jakiś naukowiec powie, że pomyliłem się o jedno lub dwa zera, nie będę się sprzeczał. Średnica większości płatków śniegu nie przekracza 1,27 cm. Przekrój najmniejszych to jednak mniej niż 1/10 mm — wyjaśnia Nelson. Według National Snow and Ice Data Center w Boulder, temperatury bliskie punktu zamarzania, lekkie wiatry i zmienne warunki atmosferyczne sprzyjają powstawaniu nieregularnych płatków (o długości niemal 5 cm). Zaczątkiem kryształu lodu są unoszące się w chmurze drobiny kurzu. Wokół nich kondensuje się para wodna, która następnie zamarza. Jak wiadomo, w skład cząsteczki wody wchodzą dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu. Kąt, pod jakim wodór tworzy wiązanie z tlenem, sprzyja powstawaniu płatków heksagonalnych. Warstwy lodu narastają szybciej przy krawędziach i rogach (stąd gwiazdki sześcioramienne z pustymi przestrzeniami w środku). Kryształki powiększają się najprędzej w temperaturze minus piętnastu stopni Celsjusza. Dokładny kształt płatków w dużym stopniu zależy od niewielkich zmian temperatury i wilgotności powietrza podczas opadania. Stąd zdumiewające bogactwo form. Nie będzie nadużyciem, jeśli powiem, że możliwa liczba kształtów płatków zbliża się do liczby atomów w kosmosie — uważa Nelson. Twierdzenie, że nie ma dwóch identycznych płatków, pozostaje prawdziwe dla większych kryształków. Jeśli jednak spadną, zanim zdążą się w pełni uformować, mogą się zdublować.

Naukowcy natrafili na ślad białek, które zapobiegają zamarzaniu. Pokrywają one powierzchnię kryształów lodu i nie dopuszczają do ich powiększania się (tworzą na powierzchni coś w rodzaju imadła). Jednym ze związków o największym potencjale jest substancja uzyskiwana od będących szkodnikami jodeł motyli Choristoneura fumiferana. Badacze mają nadzieję, że bazując na ich najnowszym odkryciu, uda się m.in. opracować cząsteczki utrzymujące narządy do przeszczepów dłużej przy życiu. Białka zapobiegające zamarzaniu nazywa się też białkami ISP (od ang. ice-structuring proteins). To one pomagają zwierzętom przeżyć w temperaturach, w których teoretycznie tkanki powinny obumrzeć, rozsadzone przez kryształy lodu. Już teraz producenci lodów dodają ISP do swoich niskotłuszczowych wyrobów, by poprawić ich strukturę. Rozkoszując się smakiem, nie natrafiamy dzięki temu na zgrzytające w zębach miniaturowe sople. Aby sprawdzić, do których fragmentów kryształów lodu przylegają białka, zespół biofizyka Ido Braslavsky'ego z Ohio University połączył różne rodzaje ISP z proteinami jarzącymi się pod mikroskopem na zielono. Badacze zanurzali niewielkie kryształy lodu w roztworze białek uzyskanych z Choristoneura fumiferana. W miarę obniżania temperatury do pewnego momentu rozmiary kryształów pokrytych ISP nie zmieniały się. Potem nagle zaczynały one rosnąć, kiedy było zbyt zimno, aby białka mogły to wytrzymać. Kryształy lodu gromadzą się razem i tworzą struktury przypominające plastry miodu. Naukowcy zauważyli, że słabiej działające białka ISP, które uzyskiwano z ryb, nie dopuszczały do bocznego powiększania się plastrów. Ponieważ nowe cząsteczki lodu mogły się przyczepiać tylko do górnych lub dolnych krawędzi, zmieniły swój kształt (z dysków czy kropli przemieniły się w sześciościenne diamenty). Białka ISP z motyli gromadzą się na wszystkich krawędziach i ścianach kryształów, blokując oba kierunki rozrastania się płacht lodu.