Poriën in atmosferische deeltjes laten water condenseren, wat leidt tot de vorming van ijskristallen in vochtige maar onverzadigde lucht. Dit is een nieuwe manier van denken over ijskristalvorming in wolken, vooral cirruswolken.

Cirruswolken, piekerige ijsdraden op grote hoogte, zijn belangrijke componenten van het klimaatsysteem. Ze regelen de hoeveelheid warmtestraling die door de aarde de ruimte in wordt uitgestraald, het is dus logisch om cirruswolken op te nemen in wereldwijde klimaatmodellen. Dat vereist een goed begrip van hoe de wolken ontstaan. Een nieuw papier binnen PNAS vindt dat het eerder gedacht mechanisme voor ijsvorming in vochtige maar onverzadigde (zoals die waarin zich cirruswolken vormen) niet werkt. In plaats daarvan, een ander mechanisme verklaart de vorming van ijs (en dus wolken) beter - en de details zijn verre van mistig.

In de atmosfeer, ijs vormt zich op stofdeeltjes en andere materialen in een proces dat kiemvorming wordt genoemd. Onderzoekers gingen er eerder van uit dat het kiemvormingsproces, toen de lucht niet vochtig genoeg was om verzadigd te raken met water, vond plaats toen waterdampmoleculen samen direct tot ijs vormden, zonder tussenstap van vloeibaar water. Maar die verklaring past niet bij waarnemingen en moleculaire modellen, volgens onderzoekers van ETH Zürich, De Universiteit van Utah en de Zürich University of Applied Sciences.

Een aanwijzing voor het ware proces komt van het feit dat deeltjes met poriën - zoals minisponzen - ijsdeeltjes vormen met een veel hogere efficiëntie dan deeltjes zonder poriën. Dit bracht het onderzoeksteam ertoe te vermoeden dat waterdamp kan condenseren in de kleine poriën en dat de ijskristallen beginnen te groeien uit vloeibaar water - niet in damp. In experimenten, waaronder moleculaire simulaties en experimenten met gesynthetiseerde poreuze deeltjes, het team concludeerde dat hun hypothese correct was:zelfs als de lucht niet volledig verzadigd is met water, damp kan condenseren in poriën van kleine deeltjes en ijskristallen helpen kiemen.

Het proces kan ook actief zijn in andere wolkenvormingsprocessen, de auteurs schrijven, waardoor het proces genaamd poriecondensatie en bevriezing een nieuwe belangrijke factor wordt bij het begrijpen van de vorming van koude wolken en hun impact op het klimaat.