"Eis XVI"

Neue kristalline Form von Wasser entdeckt

Ein Ausschnitt aus der Kristallstruktur von "Eis XVI"

(Bild: Universität Göttingen/Kuhs)

Forscher haben ein neuartiges Wassereis hergestellt. Die siebzehnte kristalline Form von Wasser mit dem Namen "Eis XVI" ist die bislang am wenigsten dichte Form von Wasser: Sie kristallisiert in einer Anordnung, die bisher nur in einer mit Gas gefüllten Form bekannt war, berichten die Wissenschaftler im Fachjournal "Nature".

Die Forscher der Universität Göttingen und des Instituts Laue-Langevin in Grenoble stellten das Eis XVI her, indem sie die Ne-Clathrat – eine Verbindung von Neon und Wasser – auspumpten. Die resultierende Kristallstruktur lässt sich als leerer "Eiskäfig" beschreiben. Nach dem Auspumpen der Neongas-Moleküle dehnt sich das Kristallgitter aus, weil die anziehenden Wechselwirkungen von Gas und Wasser wegfallen. "Diese Expansion ist größer als erwartet", erklärt Werner Kuhs, Leiter der Abteilung Kristallographie der Universität Göttingen.

Gas wird in "Eiskäfigen" gefangen
Bedeutsam ist diese Entdeckung deshalb, weil diese "Eiskäfige" auch das Methanhydrat bilden – eine Verbindung, in der Millionen Tonnen Methangas am Meeresgrund lagern. Methanhydrate entstehen nur bei relativ hohem Druck und niedriger Temperatur, wie sie beispielsweise am Meeresgrund der Kontinentalhänge herrschen. Unter diesen Bedingungen werden Methangas-Moleküle in einer Art Käfig aus Wassereis eingeschlossen. Sobald jedoch die Temperaturen steigen, löst sich dieser Käfig auf und das Methangas wird frei – eine Entwicklung, die zurzeit durch den Klimawandel vorangetrieben wird.

Spielen wichtige Rolle bei Gaspiplines
Hydrate spielen auch eine große Rolle beim Transport von Gas und Öl in Pipelines: Als feste Produkte können sie unter den dort herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen Pfropfen bilden, deren Verhinderung die Industrie jedes Jahr mehrere hundert Millionen Euro kostet. Eine genaue Vorhersage solcher Blockaden ist für den Betrieb einer Pipeline unerlässlich. Die Kenntnis der Eisstruktur könnte helfen, die Stabilität der Methanhydrate besser zu verstehen, schreiben die Forscher im Fachmagazin "Nature".

Dass die siebzehnte bekannte kristalline Form von Wasser den Namen Eis XVI (und nicht etwa Eis XVII) trägt, liegt daran, dass es zwei Formen von Eis I gibt: Eis Ih, das allbekannte hexagonale Eis (Schnee), sowie ein sogenanntes "kubisches" Eis namens Eis Ic.