Das gut dokumentierte Vorhandensein hoher Kohlendioxid-Konzentrationen in unserer Atmosphäre verursacht einen Anstieg der globalen Temperaturen und das Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden. Eine am 11. Oktober 2012 im Journal of Physics D: Applied Physics des Institute of Physics veröffentlichte Abhandlung hat gezeigt, dass CO2-Moleküle einen noch direkteren Einfluss auf das Eis haben könnten, das unseren Planeten bedeckt.
Forscher des Massachusetts Institute for Technology haben gezeigt, dass die Materialstärke und Bruchfestigkeit von Eis mit zunehmender Konzentration von CO2-Molekülen entscheidend abnimmt. Dadurch werden Eisdecken und Gletscher anfälliger für Brüche und das Aufspalten in mehrere Teile, wie kürzlich beobachtet wurde, als ein riesiger Bruch im Pine Island Gletscher in Antarktika einen Gletscher von der Größe Berlins abspaltete.
Eisschilde und Gletscher bedecken sieben Prozent der Erdoberfläche – mehr als Europa und Nordamerika zusammen – und sind für die Reflexion von 80 bis 90 Prozent der Sonnenstrahlen verantwortlich, die in unsere Atmosphäre eintreten und die Temperatur auf der Erde aufrechterhalten. Sie sind außerdem eine natürliche Kohlenstoffsenke und speichern eine große Menge CO2.
“Wenn Eisschilde und Gletscher weiterhin brechen und in Stücke zerfallen, würde ihre Oberfläche, die der Luft ausgesetzt ist, signifikant größer werden, was zu einer beschleunigten Abschmelzung und einem deutlichen Rückgang der eisbedeckten Gebiete auf der Erde führen könnte. Die Auswirkungen dieser Veränderungen müssen von Experten erforscht werden, aber sie könnten zu dem Wandel des globalen Klimas beitragen”, sagte Professor Markus Buehler, der leitende Autor der Studie.
Buehler verwendete zusammen mit seinem Studenten und Co-Autor Zhao Qin eine Reihe von Computersimulationen, um die Dynamik der Moleküle auf atomarer Ebene zu analysieren und die Rolle der CO2-Moleküle bei dem Brechen von Eis zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass die Einwirkung von CO2 das Eis leichter brechen lässt.
Bemerkenswerterweise wird die reduzierte Festigkeit des Eises nicht hauptsächlich durch Materialdefekte aufgrund von CO2-Blasen verursacht, sondern mehr durch die Tatsache, dass die Stärke der Wasserstoffbrückenbindungen (die chemischen Bindungen zwischen Wassermolekülen in einem Eiskristall) bei zunehmenden CO2-Konzentrationen verringert wird. Das liegt daran, dass das zusätzliche CO2 mit den im Eiskristall verbundenen Wassermolekülen konkurriert.
Es wurde gezeigt, dass sich CO2-Moleküle zuerst an die Bruchgrenze des Eises binden, indem sie eine Bindung mit den Wasserstoffatomen bilden und sich dann durch eine Kippbewegung entlang der Bruchgrenze in Richtung der Rissspitze durch das Eis bewegen.
Die CO2-Moleküle sammeln sich an der Rissspitze und greifen stetig die Wassermoleküle an, indem sie versuchen, sich an sie zu binden. Das lässt aufgebrochene Bindungen zurück und erhöht die Brüchigkeit des Eises auf makroskopischer Ebene.
Quelle: http://www.iop.org/news/12/oct/page_58615.html
(THK)
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