Haareis
Haareis (siehe Abbildung) ist der Name von haar- oder watteartigen Eis-Bildungen, die bei Temperaturen von knapp unter 0 °C auf abgestorbenem Buchen- oder Eichenholz auftreten können[1].
Haareis zeichnet sich durch ein extremes Verhältnis von Haardurchmesser (bis zu 0,01 mm) zu Haarlänge (~10 cm) aus. Als eine eindimensionale Form von Eis (1D-Eis) gehört es zu den niederdimensionalen Eisstrukturen[2]. Eine verwandte Form, die nicht auf Holz, sondern auf Stängeln oder Strünken von noch wurzelnden, krautigen oder verholzenden Pflanzen wächst, ist Bandeis. Sie wurde zuerst von John Frederick William Herschel, dem Sohn des Astronomen Sir Friedrich Wilhelm Herschel (Entdecker der Infrarotstrahlung), auf Strünken von Sonnenblumen und Disteln beschrieben[3]. Stängeleis, auch Kammeis oder Nadeleis, wächst dagegen auf Erde oder porösem Gestein[4].
Den drei genannten Eisphänomenen ist gemeinsam, dass sie nicht aus atmosphärischem Wasser entstehen, sondern aus einem wasserhaltigen Substrat herauswachsen. Anders als Haareis haben Band- und Stängeleis offenbar rein physikalische Ursachen.
Wie bereits von Alfred Wegener (siehe AWI) erkannt[1], ist die Ursache von Haareis das Mycel eines winteraktiven, saprobiontischen Baumpilzes[5,6]. Vorherige Fungizid- oder Hitzebehandlung verhindern die Haareis-Bildung. In allen untersuchten Haareis-Substraten konnte der Pilz Exidiopsis effusa (Rosagetönte Wachskruste; Auriculariaceae) identifiziert werden[7,8]. Dessen Mycel transportiert zusammen mit gasförmigen Abbauprodukten des Lignins auch Feuchtigkeit an die poröse Oberfläche, die in Gegenwart geeigneter Kristallisationskeime bei Kontakt mit der kälteren Umgebungsluft gefriert. Durch die Eissegregation wird dem Substrat Wasser entzogen, was zum einen zum Wachstum der Eishaare und zum anderen zur Austrocknung des Substrats führt. Möglicherweise handelt es sich dabei um eine Art Frostschutz des Pilzes. Warum die Eisfäden, die über Tage stabil sein können, nicht koaleszieren (siehe Koaleszenz), ist unbekannt.
Literatur
[1] Wegener, A., Naturwissenschaften, (1918) 6, 598–601; https://doi.org/10.1007/BF01499018 [Prüfdatum 06.04.2024]
[2] Cui, B.; Xu, P.; Li, X.; Fan, K.; Guo, X.; Tong, L., Annu. Rev. Mater. Sci., (2023) 53, 371–397; https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-080921-101821 [Prüfdatum 06.04.2024]
[3] Herschel, J. F. W., Pogg. Ann. Phys. Chem., (1833) 104, 231–233; https://doi.org/10.1002/andp.18331040523 [Prüfdatum 06.04.2024]
[4] Lawler, D. M., Cold Reg. Sci. Technol., (1988) 15, 295–310; https://doi.org/10.1016/0165-232X(88)90076-6 [Prüfdatum 06.04.2024]
[5] Wagner, G.; Mätzler, C., Haareis auf morschem Laubholz als biophysikalisches Phänomen, Forschungsbericht Nr. 2008-05-MW, (2008); https://wagnerger.ch/daten/haareis4.pdf [Prüfdatum 06.04.2024]
[6] Wagner, G.; Mätzler, C., Naturwissenschaftliche Rundschau, (2009) 62, 117–123; https://www.wagnerger.ch/daten/Maetzler-Wagner.pdf [Prüfdatum 06.04.2024]
[7] Hofmann, D.; Preuss, G.; Mätzler, C., Biogeosciences, (2015) 12, 4261–4273; https://doi.org/10.5194/bg-12-4261-2015 [Prüfdatum 06.04.2024]
[8] Mätzler, C.; Wagner, G.; Preuss, G.; Hofmann, D., Enlightening the Mystery of Hair Ice. Research Report No. 2013-01-MW (2013), https://docplayer.org/100808310-Enlightening-the-mystery-of-hair-ice.html [Prüfdatum 06.04.2024]
Carter, J. R., Am. Sci., (2013) 101, 360–369; https://doi.org/10.1511/2013.104.360 [Prüfdatum 06.04.2024]
Schlichting, H. J., Die faszinierende Physik von Haareis, Spektrum (2022); https://www.spektrum.de/wissen/wie-haareis-entsteht/2077005 [Prüfdatum 06.04.2024]
Übersetzungen:
| E | hair ice |