Czy lód można uznać za minerał? To pytanie od lat dzieli geologów, fizyków i mineralogów. Na pierwszy rzut oka odpowiedź wydaje się banalna – przecież lód to po prostu zamarznięta woda. Jednak gdy zaczniemy stosować klasyczne definicje mineralogiczne, sprawa szybko się komplikuje. A jeśli lód faktycznie jest minerałem… to czy zaspa śniegu mogłaby zostać uznana za złoże?

Czym właściwie jest minerał?

Według klasycznej definicji minerał to:

  • substancja naturalna,
  • nieorganiczna,
  • o określonym składzie chemicznym,
  • posiadająca uporządkowaną strukturę krystaliczną,
  • powstała w wyniku procesów geologicznych.

I tu pojawia się pierwszy problem. Lód spełnia niemal wszystkie te kryteria, ale… nie zawsze powstaje w warunkach geologicznych. Może tworzyć się w lodowcach, chmurach, wiecznej zmarzlinie, ale również w domowej zamrażarce. Ten sam związek chemiczny (H₂O), ta sama struktura krystaliczna, a zupełnie inny „rodowód”.

Dlatego część badaczy uznaje lód za minerał tylko wtedy, gdy powstał naturalnie – np. w lodowcu czy na powierzchni innej planety – a nie w wyniku działalności człowieka.

Czy śnieg może być złożem?

Tu odpowiedź jest już jednoznaczna: nie.

Złoże, w sensie geologicznym, musi mieć znaczenie gospodarcze, czyli nadawać się do opłacalnej eksploatacji. Tymczasem śnieg i lód… topnieją szybciej, niż dałoby się na nich zarobić. Choć paradoksalnie woda w postaci lodu jest jednym z kluczowych zasobów na Ziemi – reguluje klimat, magazynuje wodę słodką i wpływa na globalny obieg energii.

Na innych ciałach niebieskich sytuacja wygląda inaczej. Na Marsie, Europie czy Enceladusie lód jest traktowany jako pełnoprawny surowiec planetarny, a w przyszłości może mieć ogromne znaczenie dla eksploracji kosmosu.

Lód pod mikroskopem – minerał pełną parą

Gdy zajrzymy w mikroskalę, wątpliwości znikają. Lód zachowuje się dokładnie tak, jak powinien minerał.

Do tej pory poznano aż 19 odmian lodu, różniących się:

  • ułożeniem cząsteczek w sieci krystalicznej,
  • gęstością,
  • stabilnością w różnych warunkach ciśnienia i temperatury.

Najpowszechniejszy na Ziemi jest lód Ih – o strukturze heksagonalnej. To z niego zbudowane są lodowce, płatki śniegu i kostki lodu w napoju.

Istnieją jednak także inne odmiany:

  • lód II, III, V, VI – powstające pod wysokim ciśnieniem,
  • lód VII – obecny prawdopodobnie we wnętrzach planet,
  • lód amorficzny – pozbawiony regularnej struktury krystalicznej, tworzący się przy bardzo szybkim zamarzaniu wody, np. w przestrzeni kosmicznej.

Co ciekawe, niektóre formy lodu są gęstsze od wody – wbrew temu, co obserwujemy na co dzień.

Dlaczego płatki śniegu są niepowtarzalne?

Każdy płatek śniegu to zapis historii swojej podróży przez atmosferę. Jego kształt zależy od:

  • temperatury,
  • wilgotności powietrza,
  • tempa wzrostu kryształu,
  • liczby zderzeń z innymi kryształkami.

To dlatego nie istnieją dwa identyczne płatki śniegu. Ich złożone, symetryczne formy są bezpośrednim efektem praw fizyki i chemii, a nie „artystycznej fantazji natury”.

Spektakularne zdjęcia Kennetha Libbrechta, wykonane w kontrolowanym świetle, pokazują, że śnieg to nie biały puch, lecz mikroskopijna architektura o zadziwiającej precyzji.

Lód – minerał wyjątkowy

Choć lód wymyka się klasycznym definicjom, w wielu aspektach zachowuje się jak pełnoprawny minerał. Ma strukturę krystaliczną, wiele odmian fazowych i ogromne znaczenie dla procesów zachodzących na Ziemi oraz poza nią.

Można więc powiedzieć, że lód to minerał… ale z charakterem. Taki, który nie lubi sztywnych definicji i przypomina geologom, że natura zawsze potrafi wymknąć się schematom.

Źródła i inspiracje:

  • Libbrecht, K. G. (2005). The physics of snow crystals. Reports on Progress in Physics.
  • Petrenko, V. F., Whitworth, R. W. (1999). Physics of Ice.
  • USGS – What is a mineral?
  • International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) – klasyfikacja faz lodu

Fotografie płatków śniegu: Kenneth Libbrecht, snowcrystals.com