Is elke sneeuwvlok uniek?

Het sneeuwt! En als je goed kijkt, bestaan de dikke sneeuwvlokken uit talloze kleine ijskristalletjes die samenklonteren. Tussen de dwarrelende sneeuwvlokken vallen af en toe losse ijskristalletjes naar beneden, ze zijn vaak goed zichtbaar op een donkere jas of muts.

De losse ijskristalletjes zien er prachtig uit, zo fijn vertakt met ongelooflijk veel detail. De vormenrijkdom is overweldigend, van geen enkel ijskristal lijkt een tweede te bestaan.

Het gros van de sneeuwkristallen is plat en heeft een zeskantige symmetrie; zeshoekige plaatjes, bloemachtige vormen en vertakte sterretjes. Daarnaast zijn er ook vaak ijsnaaldjes of twee platte kristallen die door een kolommetje met elkaar verbonden zijn. Veel zeldzamer zijn driehoekige kristalvormen en heel af en toe komen ook twaalfzijdige symmetrische kristallen voor.

De befaamde astronoom Johannes Kepler vermoedde in 1611 al dat de kenmerkende zeshoekige vorm van sneeuwkristallen iets zei over de stapeling van de waterdeeltjes wanneer zij van damp overgaan naar vaste vorm. Hij vergeleek het in zijn boekje De Nive Sexangula, met de stapeling van kanonskogels.

Met de kennis van nu is inderdaad te begrijpen hoe het kristalrooster van ijs leidt tot de regelmatige zeshoekige structuur.

Sneeuwkristallen ontstaan rond een kristallisatiekern waarop waterdamp bevriest. Dat kan een stofdeeltje zijn. Daarna groeit het ijskristal symmetrisch verder aan, waarbij de snelheid wordt beïnvloed door temperatuur en de mate van verzadiging van de omringende lucht met waterdamp. Het ijskristal beïnvloedt zelf zijn eigen groeipatroon, want zodra waterdamp als ijs neerslaat op het kristal ontstaan lokale verschillen in de mate van verzadiging van de lucht. De zes spaken snoepen elkaars waterdamp af, waardoor de symmetrie in stand blijft. De kleine lokale verschillen in verzadiging, leiden ertoe dat het kristal zich makkelijk vertakt. Ook de temperatuur is van invloed.

De Amerikaanse boer Wilson Bentley legde vanaf 1885 duizenden sneeuwkristallen vast op glazen negatieven. De zwart-witfoto's van Bentley die de natuurlijke symmetrie heel goed uit laten komen hebben een ongeëvenaarde schoonheid. En geen enkel sneeuwkristal is er hetzelfde.

De moderne opvolger van Bentley is de Amerikaanse fysicus Kenneth Libbecht, verbonden aan CallTech University. Met zeer geavanceerde apparatuur en perfecte belichting maakt hij fabuleuze full colour-opnamen van sneeuwkristallen. Libbecht slaagde er ook in om in zijn laboratorium onder gecontroleerde omstandigheden sneeuwkristallen te maken. Door de luchtvochtigheid en temperatuur te laten variëren tijdens de kristalgroei verkrijgt hij telkens andere vormen. Maar het lukte Libbecht zo ook om twee of drie sneeuwkristallen tegelijk te maken, wat vrijwel identieke tweelingkristallen opleverde.

Exact dezelfde groeiomstandigheden leveren dus exact dezelfde ijskristallen op. Dat is goed haalbaar in een geavanceerd laboratorium, maar waarschijnlijk niet zo makkelijk in een wolk waar natuurlijke ijskristallen ontstaan uit de waterdamp. Maar theoretisch is er altijd een kans dat de atmosferische omstandigheden van twee plekken in ruimte en tijd toevallig een keer hetzelfde is.