Wissenschaft im Dialog

Warum gefriert im All bei Temperaturen knapp über dem absoluten Nullpunkt nicht alles sofort aus?

Eis bildet sich nur dann, wenn sowohl Druck als auch Temperatur im passenden Bereich liegen. Bei uns auf Meereshöhe ("Normal Null" herrscht ein bestimmter Luftdruck.

Bei diesem Druck wird Wasserdampf (bestehend aus H2-O-Molekülen) flüssig, wenn die Temperatur 100 Grad Celsius unterschreitet. Und das Wasser gefriert, wenn die Temperatur unter 0 Grad Celsius fällt. Dieser Druck der Atmosphäre entspricht einer Dichte von etwa 10 hoch 20 Luftmolekülen pro Kubikzentimeter. Aber zwischen den Sternen (im interstellaren Raum) hat das Gas eine Dichte von typischerweise einem bis zehn Atomen oder Molekülen pro Kubikzentimeter. Diese Gasteilchen schwirren auch bei extremster Kälte vereinzelt im Weltraum umher und können kein Eis bilden (dazu müssten sie sich ja miteinander zu einem festen Körper verbinden!).

Eisbildung ist im Weltraum nur auf festen Oberflächen möglich - und die gibt es tatsächlich! Es sind die Staubteilchen, die zwischen den Sternen auch vorhanden sind. Auf den Oberflächen dieser Staubteilchen bleibt hin und wieder ein Wassermolekül haften. Wenn sich auf einem Staubteilchen genügend Wassermoleküle (H2-O) angesammelt haben, dann treten sie bei den dort herrschenden, extrem tiefen Temperaturen miteinander in Verbindung und bilden eine Eisschicht, die das Staubkorn überzieht. In großen interstellaren Wolken aus Staub und Molekülen lassen sich diese vereisten Staubteilchen tatsächlich spektroskopisch nachweisen.

Die Frage wurde beantwortet von Dr. Jakob Staude, Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Astronomie und Chefredakteur der Zeitschrift "Sterne und Weltraum".