Ve vědeckém světě se ledovými květy míní přírodní útvary, které za nízkých okolních teplot vyrůstají z povrchu nově vytvořeného ledu. Nejčastěji je lze najít v polárních oblastech. Podle ÚPT nevypadají jako to, co nám v zimě mráz kreslí na okna – mají jemnou strukturu, tvar podobný listu kapradí a jsou až třikrát slanější než mořská voda.

Tak slané jsou proto, že do sebe dokáží z mořské vody nasávat sůl. Proto se považují za důležitý zdroj slaných aerosolů v polárních oblastech.

Aerosol je obecně směs malých pevných či kapalných částic v plynu. První případ se označuje jako dým, druhý jako mlha.

Ještě donedávna vědci předpokládali, že se křehké ledové květy rozpadají – a následně je vítr unáší do atmosféry, kde se stávají významnou součástí chemických reakcí v atmosféře. Například i takzvané bromové exploze.

Brom ničí ozón

„To, co jsme pro lepší představu nazvali bromovou explozí, je ve skutečnosti intenzivní uvolňování bromu z mořské soli do atmosféry. Uvolněný brom ničí ozón. Slaný aerosol tak velkou mírou přispívá k tvorbě polárních ozónových děr nad Arktidou a Antarktidou,“ vysvětlují vědci.

A to je přesně důvod, proč se zajímali o ledové květy. Existovalo totiž podezření, že na počátku jsou nevinně vypadající přírodní útvary s takřka romantickým názvem – a na konci ozónová díra.

Nedocházelo k rozpadu na slané mikročástice

Pro objasnění role ledových květů při vzniku slaných aerosolů nejprve brněnští vědci pod vedením Dominika Hegera z Masarykovy univerzity připravili tyto ledové květy v laboratoři. Tým Environmentální elektronové mikroskopie ÚPT v čele s Vilémem Nedělou pozoroval jejich postupnou sublimaci (přímou přeměnu na páru) pomocí speciálního environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu (EREM AQUASEM II).

Na rozdíl od předpokladu, že ledové květy jsou křehké a rozpadají se na množství malých slaných částic, Nedělův tým prokázal opak. Ledové květy byly v mikroskopu flexibilní a přilnavé, nedocházelo k jejich rozpadu na slané mikročástice.

„Z toho vyplývá, že ledové květy pravděpodobně nejsou přímým zdrojem slaných aerosolů a důvodem pro vznik polárních ozónových děr,“ uvádějí odborníci.

Výsledky výzkumu mají velký význam pro environmentální modelování procesů v atmosféře, což je zase specializace výzkumníka Xin Yangem z British Antarctic Survey s hlavním sídlem v britském Cambridgi, který se na studii také podílel.

Mikroskop pracuje v podmínkách blízkých přírodě

Led je pro viditelné světlo průsvitný, proto je jeho pozorování v optickém mikroskopu problematické. Mnohem lepšího kontrastu se dosahuje použitím rastrovacího elektronového mikroskopu (REM). Běžný REM však pracuje za velmi nízkých tlaků, kdy se musí led schladit na nízkou teplotu pod −120 °C, aby nedocházelo k jeho okamžité sublimaci.

struktura „umělého sněhu“ vyrobeného stříkáním malých kapiček roztoku jodidu sodného do tekutého dusíku v environmentálním rastrovacím elektronovém mikroskopu.

Struktura „umělého sněhu“ vyrobeného stříkáním malých kapiček roztoku jodidu sodného do tekutého dusíku v environmentálním rastrovacím elektronovém mikroskopu.

FOTO: ÚPT AV ČR

Vědci z ÚPT přestavěli a nově pro studium ledu upravili klasický elektronový mikroskop tak, že vznikl unikátní environmentální rastrovací elektronový mikroskop (EREM) pojmenovaný AQUASEM II.

Uzpůsoben je pro studium vzorků v podmínkách blízkých přirozenému prostředí. V případě zkoumání ledu je to teplota těsně pod 0 °C v prostředí, které obsahuje určité množství vodní páry jako v přírodě. Tlak plynů v komoře vzorku EREM může tedy být až miliónkrát vyšší než u běžného elektronového mikroskopu.

Další předností je, že vzorky se mohou pozorovat v nativním (přirozeném, nezměněném) stavu a není nutné je upravovat. Tyto experimenty jsou podle Akademie věd světově unikátní a mají značný význam nejen pro pochopení vlastností ledu, ale také pro vývoj nových léků, studium rostlin i malých živočichů, nebo dokonce pro výzkum prakticky všech elektricky nevodivých materiálů.

Výsledky publikoval i prestižní vědecký časopis Atmospheric Chemistry and Physics.