Hyppää pääsisältöön

Lumikiteen matka maahan - näin syntyy ainutlaatuinen lumihiutale

Miten pienestä molekyylistä voi tulla eräs luonnon kauneimmista ja hauraimmista luomuksista?

Taitoluistelijan tavoin lumikide liitelee aluksi yksin, vaikka sillä on miljardeja tovereita ympärillään. Kide tanssahtelee yksin ilmassa, satoja metrejä yläpuolellamme.

Se on pieni vesimolekyyli, josta voi tulla pian osa kaunista lumikidettä.

Matka maahan määrää, millainen on lopputulos. Tie lumoavasta lumikiteestä vetiseen pettymykseen on lyhyt.

Kylmä tanssi

Alussa vesimolekyyli huojahtelee ilmassa kaltaistensa kanssa vapaasti, vesihöyrynä. Vesimolekyyli koostuu happiatomista, johon kiinnittyy kaksi vetyatomia 104 asteen kulmassa.

Kun lämpötila laskee, fysiikan lakien mukaan molekyyleille tulee ahtaat paikat. Niiden tanssi hidastuu, ja ne hakeutuvat likemmäs toisiaan.

Vesimolekyylit pakkautuvat pölyhiukkasen ympärille.

Yhdessä ne alkavat pian laskeutua kohti maata.

Rakenteensa takia molekyylit yhdistyvät kuusikulmaiseen muotoon.

Pikkuruisesta lumikiteestä voi kasvaa eräs luonnon kauneimmista rakenteista.

Miltä lumikide näyttää laskeutuessaan pehmeästi ja äänettömästi lähemmäs maata? Kiteen ulkoasu riippuu ilmakerrosten lämpö- ja kosteuseroista.

Kohti maata

Ensin pikku lumikide on niin kevyt, että se vain leijuu ilmassa kaukana yläpuolellamme ja keinahtelee hiljalleen.

Pian kiteeseen liittyy kuitenkin useampia molekyylejä. Tanssi jatkuu ja kide kasvaa.

Molekyylit liittyvät kuusikulmioksi, jonka kulmista rupeaa kasvamaan haaroja. Nyt lumikide alkaa muistuttaa tähteä.

Kasvava paino vetää kidettä kohti maata.

Kun lumikiteet putoavat, niihin kiinnittyy ilmasta uusia vesimolekyylejä. Jotkin molekyylit tarttuvat kiteen haarakkeisiin, toiset kiteen keskelle.

Kiteet kertovat tarinansa: millaisessa lämpötilassa, paineessa ja kosteudessa ne ovat kehittyneet matkallaan maahan.

Kylmissä ja kuivissa oloissa 15 - 18 miinusasteessa syntyy tähden muotoisia lumikiteitä.

8 – 12 pakkasasteessa lumikiteistä tulee levymäisiä.

Muissa oloissa lumikiteet saavat jos jonkinlaisia muotoja.

Unelmalaskeutuminen

Sekä ihmisten että molekyylien ihannetalvi on kylmä, kuiva ja tyyni.

Kaukana yläpuolellamme syntyneet lumikiteet osuvat pian maahan.

Lumikiteet voivat saavuttaa maankamaran yksin tai liimautuneena muihin kiteisiin kuin kuohkeaksi hattaraksi.

Lumituiskussa meitä kohti leijailee valkeita hiutaleita. Jotkut hiutaleista laskeutuvat lapaselle. Ehdimme nähdä vilauksen täydellisestä luomuksesta, ennen kuin se katoaa.

Miljardit lumikiteet ovat tehneet saman matkan. Onko kiteistä tullut siis samanlaisia?

"Kahta täysin identtistä lumikidettä ei ole"

Tutkija Alex Klein-Pasten tutkii jäätä ja lunta lähietäisyydeltä Norjan teknis-luonnontieteellisen yliopiston lumilaboratoriossa Trondheimissa.

– Lumikiteet voivat näyttää samanlaisilta, mutta molekyylitasolla jokaisen kiderakenne on yksilöllinen. Kahta täysin identtistä lumikidettä ei ole, Klein-Paste sanoo.

Lumitutkija Alex Klein-Paste katsoo pakastimeen
Lumitutkija Alex Klein-Paste katsoo pakastimeen Kuva: NRK lumi,Pakastin

Sama pätee ihmiseen. Meillä on samoja geenejä, mutta kahta prikulleen samanlaista ihmistä ei ole.

Alex Klein-Paste valmistaa lunta työkseen. Lumikiteet kasvavat laboratoriossa tai hänen pakastimeensa viritettyyn siimaan.

Vesipisara jäätyy salamannopeasti herkän kauniiksi.

Muuntelemalla lämpötilaa, tuulen vaikutusta ja ilmankosteutta tutkijat voivat ohjata molekyylien järjestäytymistä.

Laboratoriossa tutkijat voivat kokeilla, miten olosuhteiden muutokset vaikuttavat jäähän ja lumikiteisiin.

Vauhdilla vetiseen pettymykseen

Ilmastonmuutos on lisännyt huolta lumikiteiden vähenemisestä ja talvien vetistymisestä. On pelkona, että olemme menettämässä valkeat nietoksemme.

Ei ole itsestään selvää, että lunta tulee entiseen tapaan vastakin.

– Lumi tulee muuttumaan. Vastaisuudessa lunta saadaan vähemmän, ja se on vetisempää, Klein-Paste s.

– Sateet muuttuvat kuitenkin ankarammiksi, mikä voi tuoda uusia haasteita.;Alex Klein-Paste]

Hän haluaa tietää, miten voimme sopeutua näihin muutoksiin.

Silloin on ymmärrettävä lumikiteiden fysiikkaa, jotta voimme mukautua muutoksiin vaivattomammin. Ehkä voimme myös luoda lumikiteitä itse, jos luonnon koneisto ei selviä työstä yksin.

Katso lisää lumikiteiden voimasta ja niiden vaikutuksesta meihin Pohjolan asukkeihin Snowhow – Pohjolan talvi -sarjassa, joka on toteutettu yhteistyössä Suomen Ylen, Ruotsin SVT:n ja Norjan NRK:n kanssa. Koko sarja Areenassa.

Teksti: Frida Krüger, NRK

Alkuperäinen artikkeli NRK:n sivuilla: Krystalldansen
Videoilla esiintyy Trondheimin TSK-Kunstlop –taitoluisteluseura. .

Dronekuvat: Morten Andersen
Molekyylivideo: Bent Lindsetmo
Lumikidekuvat: Don Komarechka
Laboratoriokuva: Jørgen Leangen