Die Bedeutung der sich nach unten entwickelnden Oberflächen-Eisbildung

Bei anderen Flüssigkeiten beginnt das Gefrieren, bzw. die Erstarrung am Grund und entwickelt sich nach oben weiter; Wasser gefriert an der Oberfläche und die Eisbildung entwickelt sich nach unten weiter. Das ist die erste der oben erwähnten fünf ungewöhnlichen Eigenschaften, und sie ist von vitaler Wichtigkeit für alles aquatische Leben auf der Erde. Wenn das Wasser diese Eigenschaft nicht besäße, d.h. wenn das Eis nicht an der Wasseroberfläche schwimmen würde, wäre ein Großteil des Wassers auf der Erde völlig gefroren, und in den Meeren, Seen, Teichen und Flüssen wäre kein Leben möglich.

Wir wollen diesen Punkt etwas näher ergründen. An vielen Orten der Erde sinkt die Temperatur im Winter bis unter 00C, oft beträchtlich tiefer. Solch eine Kälte beeinflusst natürlich auch das Wasser in den Meeren, Seen usw. Diese Wasserspeicher werden kälter und kälter und Teile von ihnen beginnen zu gefrieren. Falls sich das Eis nicht so verhalten würde wie es das tut, d.h. an der Wasseroberfläche zu schwimmen, würde es zu Boden sinken und die wärmeren Teile des Wassers würden aufsteigen und wären der Luft an der Oberfläche ausgesetzt, deren Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts liegt, was auch dieses Wasser gefrieren und zum Grund sinken ließe. Dieser Vorgang würde sich fortsetzen bis kein flüssiges Wasser mehr übrig bliebe. Statt dessen jedoch spielt sich folgendes ab: Während das Wasser abkühlt wird es ständig 'schwerer' bis es eine Temperatur von 4°C erreicht. An diesem Punkt ändert sich dann alles auf ein Mal. Mit weiterem Abfall der Temperatur beginnt das Wasser nun sich auszudehnen und wird leichter. Als Ergebnis davon bildet sich eine Wasserschicht von 4°C am Grund, darauf folgt eine Schicht von 3°C, darüber eine von 2°C, usw. Wenn die Temperatur an der Wasseroberfläche auf 0°C oder darunter abfällt gefriert das Wasser, doch tut es das nur an der Oberfläche. Die Wasserschicht von 4°C, die unter dem Eis liegt, bleibt flüssig und genügt, um das Überleben der Fische und anderen Wasserlebewesen und Pflanzen zu gewährleisten.

An dieser Stelle sei auch bemerkt, dass die fünfte außergewöhnliche Eigenschaft des Wassers - die geringe Wärmeleitfähigkeit des Eises und Schnees - in diesem Prozess eine

sehr entscheidende Funktion erfüllt: Weil Eis und Schnee solch schlechte Wärmeleiter sind, verhindern die Schnee- und Eisschichten, dass die Wärme des darunterliegenden Wassers in die Atmosphäre entweicht. In Folge davon wird die Eisschicht auf dem Meer, selbst wenn die Temperatur bis auf - 50°C sinkt nie dicker als ein oder zwei Meter, wobei sie immer viele Brüche hat und dadurch Tieren, wie Robben, Pinguinen und anderen Bewohnern der Polargegen-den der Zugang zu dem, unter dem Eis liegenden Wasser offen hält.

Wir wollen wiederum analysieren, was geschehen würde, wenn sich das Wasser nicht so, sondern anstatt dessen 'normal' verhielte. Angenommen, die Dichte des Wassers würde sich, wie bei allen anderen Flüssigkeiten, mit absinkender Temperatur erhöhen, und das Eis würde zum Boden sinken? Was wären die Konsequenzen?

In diesem Fall würde der Gefrierungsprozess in den Meeren und Seen am Grund beginnen und sich nach oben hin weiterentwickeln, weil es an der Oberfläche keine Eisschicht gäbe, um die verbleibende Wärme zurückzuhalten. In anderen Worten, ein großer Teil der Seen, Meeren und Ozeanen auf der Erde würde zu riesigen Eismassen werden, möglicherweise mit einer seichten Wasserschicht von einigen Metern Tiefe darüber. Selbst wenn die Lufttemperatur anstieg, würde das Eis am Grund niemals vollständig schmelzen. In den Gewässern solch einer Welt könnte Leben nicht existieren und in einem ökologischen System, mit toten Gewässern könnte auch kein Leben auf dem Festland existieren. In anderen Worten, wenn das Wasser sich nicht 'gesetzwidrig', und stattdessen 'normal' verhalten würde, wäre unser Planet eine tote Welt.

Warum sich das Wasser nicht 'normal' verhält und sich bei 4°C plötzlich wieder auszudehnen beginnt, nachdem es sich bei abfallender Temperatur bis zu diesem Punkt ordnungsgemäß zusammenzieht, ist eine Frage, die bisher niemand beantworten konnte.