Intervju z raziskovalcem snežnih kristalov

To je ples, ki ga lahko opazujemo le pod mikroskopom: milijarde molekul vode se razporedijo v nežne šesterokotne vzorce in oblikujejo izjemne zvezdaste strukture. Za profesorja dr. Kennetha Libbrechta so snežni kristali učne ure narave in hkrati drobna umetniška dela, ki padajo z neba. 66-letni fizik, fotograf in avtor, ki poučuje na Univerzi v Caltechu (Caltech University) v Pasadeni (Kalifornija), pojasnjuje, zakaj lahko tudi nekaj tako drobnega pripoveduje zgodbe o povezanosti in skriti lepoti.

Prof. Libbrecht, kakšna je razlika med snežnimi kristali in snežinkami?

Snežni kristal je najmanjša enota snega, posamezen, večinoma šesterokotni ledeni kristal, ki nastane v atmosferi. Snežinka pa je tisto, kar vidimo padati z neba – običajno gre za skupek več kristalov, ki se med padanjem povežejo. Na kratko: snežni kristali so gradniki, snežinke pa končni izdelek.

Oblikovanje snežnih kristalov je vaše življenjsko poslanstvo. Kaj je za vas najbolj čaroben trenutek?

Odvisno, ali sem zunaj ali v laboratoriju. Najlepši kristali nastanejo pri približno minus 15 stopinjah Celzija. Takrat je res mrzlo in nikoli ne veš, kaj te čaka. Večina kristalov ni tako lepih – pogosto se zlepijo ali zlomijo. A včasih ujameš popolnega, kot umetnino, ki preprosto pade z neba. Da jih ohranim, jih s tankim čopičem previdno dvignem na stekleno ploščico in jih čim hitreje postavim v svojo ročno izdelano mikroskopsko kamero. Največji sovražnik pri tem je veter. Kamera je tako velika, da jo vozim v prtljažniku svojega avtomobila. Najbolj čarobno pri tem je, da je to zgolj voda, ki se spremeni v led, nič več. In vendar je trenutek, ko pod mikroskopom zagledam popoln primerek, resnično vznemirljiv. Morda ravno zato, ker je njegova lepota tako minljiva.

Kaj pa v laboratoriju?

Tam sedim v majici s kratkimi rokavi v toplem prostoru, medtem ko se vse odvija v izolirani hladilni komori. Vse je veliko bolj nadzorovano. Čarovnija pa se skriva drugje: Znam ustvariti čudovite kristale in pogosto celo napovem, kaj se bo zgodilo. Tem pravim „oblikovalski kristali“. Za enega potrebujem približno 45 minut. S prilagajanjem temperature in vlažnosti v svoji hladilni komori kristalu skoraj narekujem, kaj naj naredi. Tudi to je umetnost, le da ne uporabljam čopiča ali dleta, temveč naravo le rahlo usmerim.

Nas snežni kristali lahko kaj naučijo o krhkosti našega ekosistema?

Njihova sestava se zaradi podnebnih sprememb ali onesnaženja ne spreminja. Vendar jih bomo zaradi toplejšega podnebja srečevali vse redkeje. V Vermontu so nekoč nastajali čudoviti snežni kristali, danes jih tam skoraj ni več. Za njihov ogled se je treba odpraviti vse bolj proti severu. Na Aljaski, kjer temperature dosežejo minus 40 stopinj, bodo v prihodnosti zagotovo videli najlepše kristale. Kakšne spremembe nas še čakajo, pa je težko napovedati, saj je narava polna presenečenj.

Veljate za svetovno znanega strokovnjaka za snežne kristale, a sami pravite, da jih ne razumete povsem.

V fiziki hitro spoznaš, kako težko je nekaj popolnoma razumeti. Med študijem kvantne mehanike smo začeli z vodikovim atomom – najpreprostejšim od vseh. A bolj ko sem se poglabljal, bolj sem dojemal, kako zapleteno je že to najmanjše vesolje. Pri snežnih kristalih, ki so različice približno 35 osnovnih oblik, je podobno. Ne gre le za molekule vode, temveč za dinamičen proces rasti. Sistem je izjemno kompleksen, saj sodeluje nešteto molekul hkrati. Obstajajo teorije, nekatere stare že sto let, veliko je znanega, a marsikaj ostaja skrivnost. Snežnega kristala še vedno ni mogoče v celoti simulirati niti z računalnikom.

Pravijo, da ni dveh enakih snežnih kristalov. Ali to drži?

Na nek način drži, podobno kot pri enojajčnih dvojčkih. Lahko so si zelo podobni, a nikoli povsem enaki. Na njihovo rast vpliva preveč različnih dejavnikov.

Kaj nam struktura snežnega kristala pove o njegovi poti skozi atmosfero?

Veliko! Stebričasti kristali na primer nastajajo pri temperaturah okoli minus pet do minus šest stopinj. Ploščati kristali se oblikujejo tik pod lediščem. Klasični zvezdasti kristali pa nastanejo pri približno minus 14 ali 15 stopinjah Celzija.

Ali sploh obstajajo popolni snežni kristali ali je njihova lepota prav v nepopolnosti?

Lepota je v očeh opazovalca. Mene osebno bolj navdušujejo „popolni“ kristali iz laboratorija. Nepravilnosti je v naravi veliko, zato je pravi čudež, ko naletiš na popolno simetrijo. Snežni kristali v oblakih pogosto prenehajo rasti, preden postanejo popolni. Med padanjem izhlapevajo, njihovi ostri robovi se zaoblijo. V laboratoriju pa jih fotografiramo med samim procesom rasti, ko so njihove ploskve izjemno ostre, skoraj kot dragulji.

Kdaj so vas tako prevzeli snežni kristali?

Pred približno 25 leti. Takrat sem delal na povsem drugem projektu, povezanem z gravitacijskimi valovi. To je bila velika znanost z milijardnimi stroški in tisoči ljudi po vsem svetu. Ob tem sem se začel ukvarjati s snežnimi kristali. Šlo je za majhen projekt, vreden nekaj tisoč dolarjev za opremo, pomagala sta mi dva študenta. Sčasoma me je to postransko raziskovanje tako prevzelo, da sem se jim pred nekaj leti popolnoma posvetil.

Poglejva še vaše sodelovanje pri Disneyevem filmu „Ledeno kraljestvo“. Kako ste postali svetovalec za snežinke?

Sedel sem v svoji pisarni, ko je zazvonil telefon. Na drugi strani je bil nekdo iz Disneyja: „Delamo na filmu, ki se odvija v hladnem podnebju, in želimo prikazati popolne snežinke – nam lahko pomagate?“ Odšel sem k njim in preživel dan v njihovem studiu. Na stenah so imeli razobešene strani iz ene mojih knjig. Svetoval sem jim, naj bodo snežinke šesterokotne, ne pet-, štiri- ali osemkotne – snežni kristali imajo šest ali včasih dvanajst krakov. Sodelovanje je bilo intenzivno, a so odlično opravili svoje delo. Snežni kristali so se svetlikali celo v Elsinih laseh in oblačilih. Na koncu filma, po dolgih 20 minutah odjavne špice, sem na velikem platnu zagledal svoje ime. Moja hči je takoj posnela fotografijo.

Imate med vsemi čudovitimi kristali, ki ste jih fotografirali, kakšnega najljubšega?

Če me vprašate: „Imate najljubšega otroka?“ – odgovor je vedno ne. (smeh) Seveda pa je nekaj dih jemajočih kristalov, ki sem jih posnel v naravi. Na primer na Hokkaidu ali na Švedskem, nad polarnim krogom. Enkrat sem bil na severu Ontaria v Kanadi, na območju z veliko snega in malo vetra. Nekega dne so z neba padali kristali – ogromni, kot majhne snežne rože. Bil sem osupel, saj so bili celo preveliki za mojo mikroskopsko kamero. Največji je meril kar en centimeter od konice do konice, kar je ogromno. Uspelo mi ga je celo vpisati v „Guinnessovo knjigo rekordov“ kot največji snežni kristal na svetu.

Obstajajo še kakšna presenetljiva dejstva o snežnih kristalih?

Preprosta razlaga za njihovo simetrijo je v tem, da vsi kraki kristala rastejo v enakih pogojih ob istem času. Kako torej „vedo“, v kakšni obliki naj rastejo? Preprosto – na njihovo rast vplivajo spremembe temperature. Moja analogija je takšna: ko začne deževati, gremo ven in nenadoma ima vsak dežnik. Smo se prej poklicali in si rekli: „Vzemi dežnik“? Ne. Šli smo ven, videli dež in vzeli dežnik. Ravnali smo neodvisno, a hkrati usklajeno.

So snežinke torej prispodoba tega, kaj lahko dosežemo, če držimo skupaj?

To in še veliko več. Obstajajo nenavadni stebričasti kristali, imenovani „capped columns“, ki spominjajo na os z dvema kolesoma. Prvič sem jih videl pred 25 leti v knjigi in mislil, da so izjemno redki. Kmalu zatem sem med obiskom družine v Severni Dakoti preučeval sneg. In tam so bili – le prej jih nisem opazil. To je odličen primer, kako lahko nekaj spregledamo, če ne vemo, da obstaja. Ko odpremo oči, lahko okoli sebe odkrijemo toliko lepote.

Ko pogledate nazaj na svoja leta raziskovanja – na kaj ste najbolj ponosni?

Vedno sem si želel posneti filme o rasti snežnih kristalov, ker tega pred menoj še nihče ni storil. To je bil velik izziv, a sem našel način. Ponosen sem tudi, da so moje fotografije natisnjene na poštnih znamkah. Pred kratkim pa sem razvozlal skrivnost redkih trikotnih snežnih kristalov. Ti so bili odkriti pred 150 leti, a so ostali uganka. Ko sem izračunal model njihovega nastanka, sem jih končno lahko pojasnil! Model je pokazal, da trikotni kristali rastejo le v zelo specifičnih pogojih. To sem poustvaril v laboratoriju: le majhen temperaturni razpon je omogočil rast trikotnih kristalov, nato so se spet oblikovali v šesterokotne. To je eden izmed trenutkov, ki so me navdihnili, da sem postal fizik in se zaljubil v snežne kristale. Toliko stvari je skrivnostnih, a ko najdeš razlago, postanejo še bolj čarobne.