IJsbergen groeien via kleine poriën tegen de zwaartekracht in

In het hoge noorden van Canada gebeuren wonderlijke dingen. Op sommige plaatsen groeien uit de vochtige grond spontaan honderden meters brede en soms wel vijftig meter hoge ijsbergen. Pingos worden ze genoemd. Dat het ijs tegen de zwaartekracht in kan groeien is tot nu altijd een groot raadsel geweest. Waar zou immers de energie vandaan moeten komen om dit voor elkaar te krijgen?

Hisashi Ozawa, een Japanse fysicus van het Nagaoka Instituut voor Sneeuw- en IJsonderzoek lijkt onlangs eindelijk de verklaring boven water te hebben gekregen (Physical Review E, september 1997). Het water dat zich onder deze bergen in de fijne grond - bestaande uit zand, slib en klei - bevindt zou onderkoeld zijn. Dat wil zeggen dat het ondanks een temperatuur van enkele graden beneden het vriespunt, toch geen ijs wordt. Dat komt doordat de poriën zo klein zijn dat er niet genoeg ruimte is om het water te laten bevriezen. Pas wanneer het dicht aan de oppervlakte komt, lukt het plotseling wel, en dat levert zoveel 'energie' op dat de zwaartekracht kan worden overwonnen. Zo ontstaan ijsbergen die aan de onderkant aangroeien en daarbij de bovengelegen ijsmassa optillen.

Om zijn theorie kracht bij te zetten, probeerde Ozawa in het laboratorium het natuurlijke proces te imiteren. Boven een bak met onderkoeld water van -5°C bracht hij een microporeus filter aan - bij wijze van arctische grond - waarop zich binnen een paar uur inderdaad centimeters hoge ijsbergen begonnen af te zetten. In principe wordt het nu mogelijk om 'vriesliftmachines' te gaan bouwen, waarin per graad onderkoeling enorme drukken kunnen worden opgewekt, ter grootte van tientallen atmosfeer. En zoiets zou ook in andere stoffen en bij andere temperaturen moeten kunnen, zoals in helium, vlak boven het absolute nulpunt, of in smeltend metaal. Hoewel dat soort toepassingen nog ver weg zijn, biedt Ozawa's verklaring al wel een oplossing voor hen die in gebieden waar pingos voorkomen willen gaan bouwen. Daarvoor is het voldoende de bovenste grondlagen te vervangen door een grover materiaal, met grovere poriën.