Was ist kühler als kühl zu sein? Sole-Kälte.

Wenn salzhaltiges Wasser aus dem Meereis austritt, sinkt es ins Meer und kann gelegentlich einen unheimlichen Finger aus Eis bilden, der Brinicle genannt wird. Neue Forschungsergebnisse erklären, wie sich diese seltsamen Eisfinger bilden und wie das salzige Wasser im Meereis ein ideales Umfeld für die Entwicklung von Leben gewesen sein könnte.

Die Studie, die in der Zeitschrift Langmuir der American Chemical Society veröffentlicht wurde, legt nahe, dass sich Brinicles auf die gleiche Weise bilden wie hydrothermale Schlote, nur umgekehrt. Hydrothermalquellen sind stachelig aussehende Türme auf dem Meeresboden, aus denen kochendes, chemikalienreiches Wasser austritt.

Der Prozess zur Bildung von Brinikeln läuft folgendermaßen ab: Wenn das Meereis in der Arktis und Antarktis gefriert, werden das Salz und andere Ionen im Wasser aus den Wasserkristallen herausgelöst, sagt Studienautor Bruno Escribano, ein Forscher am Baskischen Zentrum für angewandte Mathematik im Baskenland in Nordspanien. Diese salzhaltige Sole sammelt sich in Rissen und Kammern im Meereis an.

Unvermeidlich kommt es jedoch zu Rissen im Meereis, und die Sole tritt aus. Die Sole selbst ist kälter als der Gefrierpunkt des Meerwassers, da salzhaltiges Wasser bei niedrigeren Temperaturen gefriert (daher streut man im Winter Salz auf vereiste Gehwege, damit das Eis bei Minusgraden flüssig bleibt), so Escribano gegenüber OurAmazingPlanet.

Da die Wasserkonzentration in der Sole niedriger ist als im Meer – und sich Wasser durch Osmose von hohen zu niedrigen Konzentrationen bewegt – wird Wasser von der Sole angezogen. Aber die Sole ist so kalt, dass das Wasser gefriert und eine absteigende Eisröhre bildet, so Escribano.

Hydrothermale Schlote entstehen auf analoge Weise: Ionenreiches heißes Wasser wird aus dem Meeresboden ausgestoßen, beginnt sich aufzulösen und bildet eine poröse Metallhülle, die sich nach oben erstreckt. Dann strömt Wasser ein, das sich von der hohen zur niedrigen Konzentration bewegt, die Membran zerreißt und mehr metallreiches Wasser herausspritzen lässt, wodurch sich die Röhre verlängert und der Prozess wiederholt.

Beides sind Beispiele für „chemische Gärten“, eine Art chemischer Prozess und der Name eines in Chemie-Sets üblichen Experiments, das nach denselben Prinzipien funktioniert und Röhren aus Kristallen bildet, die pflanzenähnliche Formen annehmen, so Escribano.

Brennstoffreiche Kompartimente im Meereis haben einige Eigenschaften, die zur Entstehung von Leben beigetragen haben könnten, so Escribano. „In diesen Kompartimenten im Eis gibt es eine hohe Konzentration an chemischen Verbindungen und auch Lipide, Fette, die das Innere des Kompartiments auskleiden“, sagte er. „Diese können als primitive Membran fungieren – eine der Voraussetzungen, die für Leben notwendig sind. Sie enthalten auch eine Mischung aus sauren und basischen Bestandteilen, die die Energie liefern könnten, die zur Bildung komplexerer Moleküle, vielleicht sogar der DNA, erforderlich ist, sagte er.