Tým brněnských vědců z Ústavu přístrojové techniky AV ČR spolu s odborníkem na modelování procesů v atmosféře Xin Yangem z British Antarctic Survey (Cambridge, UK) provedli unikátní pozorování ledových vzorků pomocí speciálně upraveného elektronového mikroskopu.

Vyvrátili hypotézu o roli tzv. ledových květů při vzniku slaných aerosolů v polárních oblastech a jejich vlivu na ničení ozónové vrstvy. .

Ve vědeckém světě jsou ledové květy přírodní útvary, které vyrůstají z povrchu nově vytvořeného ledu, a to za nízkých okolních teplot. Nejčastěji je najdeme v polárních oblastech a vůbec 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. To je důležitý detail: tak slané jsou proto, že do sebe dokáží z mořské vody nasávat sůl. Proto jsou pokládány za významný zdroj slaných aerosolů v polárních oblastech.

Ještě donedávna vědci předpokládali, že se křehké ledové květy rozpadají a následně jsou větrem unášeny do atmosféry a stávají se významným povrchem pro průběh chemických reakcí v atmosféře – například „bromová exploze“.

Co je bromová exploze?

Intenzivní uvolňování bromu z mořské soli do atmosféry ničí ozon. Slaný aerosol tak velkou mírou přispívá k tvorbě polárních ozónových děr nad Arktidou a Antarktidou. A to je přesně důvod, proč se vědci zajímali o ledové květy – existovalo podezření, že na začátku jsou nevinně vypadající přírodní útvary s romantickým názvem a na konci ozónová díra.

Skutečnost je jiná

Brněnští vědci pod vedením Dominika Hegera z Masarykovy univerzity připravili ledové květy v laboratoři a tým environmentální elektronové mikroskopie ÚPT AV ČR vedený  Vilémem Nedělou pozoroval jejich postupnou sublimaci pomocí speciálního environmentálního rastrovacího elektronového mikroskopu.

Na rozdíl od předpokladu, že ledové květy jsou křehké a rozpadají se na množství malých slaných částic, tým Viléma Neděly prokázal opak. Ledové květy byly v mikroskopu flexibilní a přilnavé a 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.

Mikroskopické pozorování ledu

Led je pro viditelné světlo průsvitný, proto je jeho pozorování v optickém mikroskopu problematické. Mnohem lepšího kontrastu bývá dosaženo použitím rastrovacího elektronového mikroskopu (REM). Běžný REM však pracuje za velice nízkých tlaků, kdy musí být při pozorování led schlazen na velice nízkou teplotu (pod −120 °C), aby nedocházelo k jeho okamžité sublimaci (přímé přeměně na páru).

Vědecký tým doktora Neděly přestavěl a upravil klasický elektronový mikroskop tak, že vznikl unikátní environmentální rastrovací elektronový mikroskop (EREM) pojmenovaný AQUASEM II.

Přívlastek „environmentální“ v tomto kontextu označuje, že mikroskop je uzpůsoben 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 tak, jako je tomu v přírodě.

To znamená, že tlak plynů v komoře vzorku EREM může být až milionkrát vyšší oproti běžnému elektronovému mikroskopu. Mikroskop navíc umožňuje pozorovat např. dynamiku povrchu ledu blízko jeho teploty tání, nebo již zmíněnou řízenou sublimaci tzv.

ledových květů. Experimenty prováděné v EREM AQUASEM II jsou světově unikátní a mají obrovský význam pro pochopení vlastností ledu, ale také například pro vývoj nových léků, studium rostlin i malých živočichů nebo pro výzkum prakticky všech elektricky nevodivých materiálů.