Krystalldansen

Hvordan kan et lite molekyl bli til et av naturens vakreste og skjøreste byggverk? Følg en snøkrystalls ferd mot bakken.

Som en isdanser svever hun først alene.

Hun har milliarder av likesinnede rundt seg riktignok, men hun danser alene, i lufta flere hundre meter over oss.

Hun er et lite vannmolekyl og kan snart bli del av en vakker snøkrystall.

Reisen ned mot jorden vil avgjøre hvordan krystallen vil se ut. Og veien fra underverk til vår våte frustrasjon er kort.

Kjølig dans

I begynnelsen svever hun og de andre fritt rundt i lufta som vanndamp. Vannmolekylene er bygd opp av to hydrogenatomer og ett oksygenatom. Oksygenet i midten, de to andre er koblet på i 104 graders vinkel.

Video: Bent Lindsetmo

Når det blir kjøligere vil fysikken det slik at det blir trangere om plassen for de små molekylene. De roer ned dansen sin og søker mot hverandre.

De samles gjerne rundt et lite sandkorn.

Sammen skal de snart starte på reisen nedover mot jorden.

På grunn av molekylenes oppbygging, knytter de seg sammen i et sekskantet mønster.

Den bitte lille krystallen er starten på det som kan bli et av naturens vakreste byggverk.

Hvordan den ser ut når den lander mykt og lydløst på jorda, avhenger av hva den skal igjennom på vei ned.

Mot jorden

I begynnelsen er den lille krystallen så lett at den bare henger der oppe, svevende langt over oss.

Men flere molekyler kommer raskt til, dansen fortsetter og krystallen vokser.

På grunn av måten de er satt sammen på, som en heksagon, vokser det ut armer fra seks hjørner. Stjerneformen kommer tydelig frem.

Tyngden vil etter hvert trekke krystallen nedover mot jorden.

Når iskrystallene faller, vil nye vannmolekyler i luften feste seg til iskrystallen der de best får tak. Under noen forhold vil det være lengst ute på armene. Under andre vil de klamre seg fast i midten av krystallen.

Hver og en av de milliarder av snøkrystaller blir som små brev fra himmelen.

De forteller hver sine historier om hvilke temperaturer, trykk og fuktighet de har vært igjennom på reisen nedover.

Videoen viser nå: undefined
Under kalde og tørre forhold med 18-15 minusgrader dannes stjerneformede krystaller.
Videoen viser nå: undefined
Ved 8 til 12 minusgrader får krystallene plateform.
Videoen viser nå: undefined
Andre forhold kan gi et utall varianter av krystaller.

Drømmelanding

Det er en drømmevinter for både menneske og molekyler på reise. Kald, tørr og stille.

Krystallen som ble dannet langt over oss, treffer snart bakken.

Den kan nå jorden alene eller klistret sammen med andre krystaller til et luftig snøfnugg.

Om vi står der ute kan vi se hvite flak av snøkrystaller skli rolig ned mot oss. Noen av dem lander på votten din. Vi får et glimt av det perfekte lille byggverket, før det forsvinner.

Den enslige danseren og hennes medsøstre klarte reisen, og lander mykt i et teppe av hvit snø.

Milliarder av krystaller har vært på lignende reise, en skulle tro de ble like.

Foto: Don Komarechka

Et laboratorium for fremtidens snø

Mens naturens snøkrystaller dannes i lufta over oss, vokser andre frem på et fiskesnøre i forsker Alex Klein-Paste sin fryseboks.

Han studerer is og snø på nært hold ved snølaboratoriet hos NTNU i Trondheim.

– To krystaller kan se helt like ut, men om vi zoomer inn på molekylnivå, så vil vi se at de er plassert ulikt i krystallstrukturen. Sannsynligheten for at to krystaller er helt identiske er nærmest null, sier Klein-Paste.

Det er som med oss mennesker. Vi deler de samme genene, men ingen av oss er helt like.

Krystaller vokser frem på laboratoriet.

Foto: Jørgen Leangen

Alex Klein-Paste dyrker snø på jobben.

Forsker i snølaboratoriet

En dråpe vann fryser til is på et blunk og kan være et vakkert skue.

Ved å ha full kontroll på temperatur, vind og luftfuktighet, kan de styre molekylenes oppbygging.

Her inne har de mulighet til å forstå hvordan is og snøkrystaller blir påvirket når forholdene endrer seg.

Vill ferd mot våt frustrasjon

For molekylenes ferd nedover kan ende i noe av det vakreste vi har på jorda, men like gjerne i slaps og regn.

Med et klima i endring vokser det frem en uro om at snøkrystallene vil bli færre og vintrene våtere. Noen frykter vi er i ferd med å miste vår vinterhvite stolthet.

Det er ikke gitt at snøen skal lave ned.

– Snøen kommer til å endre seg. Vi vil få mindre og våtere snø. Men intensiteten kan øke, det vil kunne komme til å snø veldig hardt og det kan skape nye utfordringer for oss, sier Alex Klein-Paste.

Han vil vite mer om hvordan vi kan tilpasse oss disse endringene.

Da må vi forstå krystallene slik at vi lettere skal kunne leve med dem. Og kanskje også dyrke dem, om naturens eget maskineri ikke klarer jobben alene.

Takk til TSK kunstløp i Trondheim for lån av isdansende molekyler.

Foto av snøkrystaller er laget av Don Komarechka

Se mer om krystallenes kraft og hva de gjør med oss i Norden i NRKs TV-serie Snowhow.

Hva er is og snø? Hvilke krefter bor i disse elementene? Og hva betyr disse kreftene for oss som lever tett på vinteren? I denne episoden lager vi isveier som kan bære en trailer, og vi brøyter oss vei med isbrytere. Vi ser hvordan snøkrystaller blir til og vi møter Jenny som fikk kjenne på kroppen hva det vil si å bli fanget i et snøskred.

Hva er is og snø? Hvilke krefter bor i disse elementene? Og hva betyr disse kreftene for oss som lever tett på vinteren? I denne episoden lager vi isveier som kan bære en trailer, og vi brøyter oss vei med isbrytere. Vi ser hvordan snøkrystaller blir til og vi møter Jenny som fikk kjenne på kroppen hva det vil si å bli fanget i et snøskred.