Intervju s istraživačem leda o snježnim kristalima

To je ples koji možete vidjeti samo pod mikroskopom: milijarde molekula vode slažu se u filigranske šesterokutne uzorke i rastu u zvjezdaste, jedinstvene oblike. Za profesora dr. Kennetha Libbrechta snježni kristali su lekcije iz prirode, ali ujedno i mala umjetnička djela koja padaju s neba. Ovaj 66-godišnji fizičar, fotograf i autor koji predaje na Caltech Universityju u Pasadeni (Kalifornija) objašnjava nam zašto čak i nešto tako sitno može pričati priče o zajedništvu i skrivenoj ljepoti.

Profesore Libbrecht, u čemu je točno razlika između snježnih kristala i snježnih pahuljica?

Snježni kristal je najmanja čestica snijega, dakle pojedinačni, uglavnom šesterokutni ledeni kristal koji nastaje u atmosferi. Snježna pahuljica je ono što vidimo kako pada s neba: uglavnom je to spoj više kristala koji se spajaju na putu. Ukratko: snježni kristali su građevni blokovi, snježne pahuljice gotovi oblici.

Stvaranje snježnih kristala tema je vašeg istraživanja i života. Koji vam je najmagičniji trenutak u tom procesu?

Ovisi jesam li vani ili u laboratoriju. Najljepši kristali nastaju na oko minus 15 stupnjeva Celzijevih. Tada je stvarno hladno i nikad ne znaš što te očekuje. Većina kristala nije tako lijepa, oni se skupe u grudice ili se raspadnu. No ponekad uspijem uhvatiti savršen kristal koji bude poput umjetničkog djela koje jednostavno padne s neba. Da bih zadržao kristale, pažljivo ih podižem tankim kistom na staklenu pločicu i što brže mogu stavljam ih u svoju samostalno izrađenu mikroskopsku kameru. Vjetar je moj najveći neprijatelj! Kamera je toliko velika da je vozim sa sobom u prtljažniku automobila. Magična je pomisao da je to sve samo voda smrznuta u led i ništa više. No ipak je uzbudljivo kada pod mikroskopom pronađeš zaista uspjeli primjerak. Možda upravo zato što je njegova ljepota tako prolazna.

A u laboratoriju?

Tamo sjedim u majici u toploj sobi dok se sve odvija u izoliranoj hladnoj komori. To je puno kontroliranije. Magija je na drugom mjestu: mogu uzgajati lijepe kristale i često čak predvidjeti što će se dogoditi. To nazivam svojim "dizajnerskim kristalima". Za jedan trebam oko 45 minuta. Podesim tipke na hladnoj komori, mijenjam temperaturu i vlagu i kristal radi gotovo što želim. To je također umjetnički rad, no ne koristim kist i dijetao, nego lagano prirodu potičem na djelovanje.

Mogu li nas snježni kristali nešto naučiti o krhkosti našeg ekosustava?

Njihova struktura se ne mijenja zbog klimatskih promjena ili onečišćenja okoliša. Međutim, vjerojatno ih zbog toplije klime više nećemo tako često susretati. Nekada su, na primjer, u američkoj saveznoj državi Vermont postojali fantastični snježni kristali, a danas ih gotovo nema. Da bismo ih vidjeli, moramo putovati sve dalje prema sjeveru. Ljudi na Aljasci, koji žive na temperaturama od minus 40 stupnjeva, vjerojatno će ubuduće vidjeti najljepše snježne kristale. Daljnje promjene nije moguće predvidjeti, jer je priroda vrlo složena i puna iznenađenja.

Vi ste svjetski priznati stručnjak za snježne kristale, no prema vlastitim riječima i dalje ih ne razumijete u potpunosti.

U fizici se brzo shvati da je nevjerojatno teško nešto potpuno razumjeti. Kad sam na studiju učio kvantnu mehaniku, počeli smo s atomom vodika – najjednostavnijim atomom. No što sam više učio, to mi je bilo jasnije koliko je i taj najsitniji sustav složen. Sa snježnim kristalima je slično – oni su varijacije otprilike 35 osnovnih oblika. Nije riječ samo o mnoštvu molekula vode nego o dinamičnom procesu rasta. Sve je veoma složeno jer su uvijek uključene bezbrojne molekule odjednom. Postoje teorije, neke stare i stotinama godina, mnoga su znanja dostupna, no druga nisu. Snježni kristal se još uvijek ne može u potpunosti simulirati na računalu.

Kažu da nema dva potpuno ista snježna kristala. Je li to istina?

U određenom smislu jest, slično kao s jednojajčanim blizancima. Mogu biti jako slični, ali nikad ne 100 % jednaki. U njihovom rastu sudjeluje previše različitih faktora.

Što nam struktura snježnog kristala govori o njegovom putu kroz atmosferu?

Puno toga! Na primjer, stupasti kristal govori o rastu na temperaturi otprilike minus 5 do minus 6 stupnjeva. Pločasti kristali nastaju malo ispod točke smrzavanja. A lijepe, klasične zvjezdaste kristale, kao što je već rečeno, stvaraju temperature oko minus 14 do 15 stupnjeva Celzija.

Postoje li savršeni snježni kristali ili je njihova ljepota u njihovoj nesavršenosti?

Ljepota je u oku promatrača. Meni su fascinantniji oni "savršeni" iz laboratorija. U prirodi nesavršenosti ima na pretek, pa je pravo čudo pronaći simetriju. U oblacima kristal često prestane rasti prije nego što postane zaista savršen, a na putu prema dolje isparava pa mu rubovi postaju zaobljeni. U laboratoriju ih fotografiramo već dok rastu, a njihovi su rubovi tada vrlo oštri, gotovo poput dragog kamenja.

Kada je započela vaša fascinacija ovim kristalima?

Prije otprilike 25 godina. Tad sam radio na sasvim drugom projektu, vezanom uz gravitacijske valove. Velika znanost, milijarde dolara, tisuće ljudi diljem svijeta uključeno. U isto vrijeme počeo sam se baviti snježnim kristalima – vrlo mali opseg, nekoliko tisuća dolara za opremu, dva studenta. S vremenom sam se sve više posvećivao ovom sporednom projektu, a prije nekoliko godina sam se u potpunosti tome posvetio.

Okrenimo se vašoj suradnji na Disneyjevom filmu „Snježno kraljevstvo“ – kako ste postali njihov savjetnik za snježne pahuljice?

Sjedio sam u uredu kad je zazvonio telefon. Na drugom kraju je bio netko iz Disneya: „Radimo film u ledenom okruženju i želimo prikazati savršene snježne pahuljice – možete li nam pomoći?“ Otišao sam kod njih i proveo dan u Disneyu. Imali su otvorenu moju knjigu, a stranice su bile zalijepljene po zidovima. Rekao sam im jedinu stvar koja mi je stvarno bila važna: napravite pahuljice šesterokutnima, ne pet-, četiri- ili osmerokutnima – snježni kristali imaju šest ili ponekad dvanaest kutova. Suradnja je bila intenzivna i sjajno su to realizirali – pahuljice su blistale i u kosi i na Elsinoj odjeći. Na samom kraju filmskih odjavnih špica, nakon oko 20 minuta, ugledao sam svoje ime na velikom platnu, a moja je kći odmah uslikala fotografiju.

Od svih predivnih snježnih kristala koje ste fotografirali za svoje knjige, postoji li neki poseban?

Ako me pitate imam li „omiljeno dijete“ – odgovor je uvijek ne (smijeh). Naravno, postoje zadivljujući kristali koje sam fotografirao u prirodi, na primjer, u Hokkaidu ili na sjeveru Švedske, iznad polarog kruga. Jednom sam bio na sjeveru Ontarija u Kanadi, mjestu s puno snijega i malo vjetra. Jednog dana s neba su padali ti veliki kristali – ogromni, poput malih snježnih cvjetova. Bio sam zatečen, bili su čak preveliki za moju mikroskopsku kameru. Najveći je mjerio oko jedan centimetar od vrha do vrha, što je ogromno, i uspio sam ga uvrstiti kao najveći snježni kristal u Guinnessovu knjigu rekorda.

Postoje li još neke iznenađujuće činjenice o snježnim kristalima?

Jedno jednostavno objašnjenje zašto su kristali tako simetrični. Kako različiti „krakovi“ znaju u kojem obliku rasti? Pa, jer istovremeno doživljavaju iste uvjete. Kad se temperatura promijeni, to utječe na rast. Moja analogija: pada kiša, svi izlaze van i odjednom svi imaju kišobrane. Jesu li se svi prije dogovorili da ponesu kišobran? Ne. Svi smo nezavisno djelovali, ali opet kolektivno.

Jesu li snježne pahuljice metafora za ono što se može postići zajedništvom?

To i još više. Postoje prilično neobični, stupasti kristali, tzv. „capped columns“, koji izgledaju poput osi s dva kotača. Prvi put sam ih vidio prije 25 godina u knjizi i mislio sam da su iznimno rijetki. Kad sam kratko nakon toga posjetio obitelj u Sjevernoj Dakoti, proučavao sam snijeg i bili su tamo – samo ih ranije nisam primijetio. To je dobar primjer kako nešto previdimo ako ne znamo da postoji. Kad otvorimo oči, pronaći ćemo toliko ljepote oko nas!

Vratimo se na vaš dugogodišnji rad – na što ste najviše ponosni?

Oduvijek sam želio snimati filmove o rastućim snježnim kristalima, jer prije mene to još nitko nije učinio. To je bio izazov, ali pronašao sam način. Također sam ponosan što su moje fotografije tiskane na poštanskim markama. Nedavno sam razotkrio tajnu iznimno rijetkih trokutastih snježnih kristala. Otkriveni su prije 150 godina, ali ostali su zagonetka. Kad sam izračunao svoj model cijelog procesa, mogao sam to objasniti! Model je predvidio da trokutasti kristali rastu samo pod vrlo specifičnim uvjetima. U laboratoriju sam to i reproducirao: samo uski raspon uvjeta daje trokutaste kristale, a zatim postaju opet šesterokutni. To je jedan od onih trenutaka zbog kojih sam postao fizičar i zavolio snježne kristale: puno toga je prekrasno zagonetno, a kad pronađeš objašnjenje, to ih čini još fascinantnijima!