Im Gewächshaus von Hans-Werner Jacobi herrschen minus dreißig Grad Celsius. Denn der Chemiker vom Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven züchtet Frostblumen. In Schüsseln steht Meerwasser aus der Nordsee bereit, auf dem sich über Nacht bei hinreichend hoher Luftfeuchtigkeit Meereis bildet. Durch die Eigenarten gefrierenden Salzwassers entstehen darauf wunderschöne, zarte Kristalle von wenigen Zentimetern Größe - Frostblumen.
Jacobi macht das nicht nur zum Vergnügen. "Frostblumen sind eine wichtige Quelle von Seesalzaerosolen", sagt er. Mit anderen Worten: Die Kristalle geben Partikel an die Luft ab. Die Wissenschaftler vom Alfred-Wegener-Institut untersuchen, wie sich die Aerosole auf die Atmosphäre auswirken. Am 24. August brechen Jacobi und seine Kollegen in Kapstadt mit dem Forschungsschiff Polarstern in die Gewässer der Antarktis auf, um Frostblumen in der Natur zu beobachten.
Satellitenmessungen hatten vor zwei Jahren darauf hingewiesen, dass überall dort, wo sich frisches Meereis bildet, die Konzentration von Bromoxid in der Luft steigt. Das Bromoxid stammt demnach hauptsächlich von Frostblumen - und es zerstört das Ozon in Bodennähe. Auf das Ozon in höheren Luftschichten, das einen Teil der gefährlichen UV-Strahlung abhält, habe das Bromoxid aber keinen Einfluss, sagt Jacobi.
Frostblumen entstehen auf gefrierendem Meereis. Das Salz gefriert nicht mit, sondern sammelt sich als konzentriertes Salzwasser unter anderem am Rande der jungen Eisschollen. Obenauf bildet es eine Pfütze. An Unebenheiten der Eisscholle kondensiert Wasserdampf aus der Luft und bildet Kristalle. In Jacobis Gewächshaus konnten er und seine Kollegen nachweisen, dass die Kristalle wie ein Schwamm das umgebende Salzwasser aufsaugen. Sie enthalten drei- bis sechsmal so viel Salz wie das Meerwasser. In diesem Salz ist natürlicherweise Brom enthalten.
Da die Frostblumen mit ihren zahlreichen Spitzen eine große Oberfläche besitzen, geben sie die Salze effektiv an die Luft ab. Auf diese Weise erzeugen die Kristalle eine viel salzhaltigere Luft als das offene Meer. Bis vor kurzem hatten Fachleute angenommen, dass diese Seesalzaerosole aus dem offenen Wasser stammen. "Die Frostblumen kehren diese Interpretation jetzt um", sagt Jacobi. Das hat Konsequenzen. Wenn man beispielsweise hohe Konzentrationen von Seesalzaerosolen in einer alten Eisschicht der Antarktis findet, muss man nun daraus schließen, dass das Meer damals mit Eis bedeckt war.
Zwei Monate lang werden Jacobi und seine Kollegen mit der Polarstern im antarktischen Weddellmeer natürliche Frostblumen suchen. Mit dem Hubschrauber werden sie vom Schiff aus auf Eisschollen fliegen, die sich vor kurzem gebildet haben, und Proben nehmen: von den Frostblumen selbst, und von der Luft in unmittelbarer Nähe. Doch sie werden nicht nur nach Ozon und Brom suchen. Auch Quecksilber, das aus Industrieabfällen in der polaren Luft vorhanden ist, verschwindet in der Nähe der Frostblumen. Was daraus wird, und ob das eine Gefahr für die Umwelt bedeutet, wird sich erst klären, wenn die chemischen Vorgänge an den schönen Kristallen besser erforscht sind.
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Foto : In der Nähe von Spitzbergen haben sich Frostblumen gebildet. Die wenige Zentimeter hohen Kristalle entstehen, wenn sich im Meer Eis bildet. Das Eis ist auf diesem Bild noch von Wasser bedeckt.
