Mengapa Permukaan Es Licin?

KOMPAS.com - Di wilayah yang mengalami musim salju, arena seluncur es, kolam yang membeku, dan di jalan serta trotoar yang tertutup es bisa menjadi sangat licin.

Hingga saat ini, para ilmuwan belum mengetahui jawaban atas pertanyaan sederhana tersebut. Namun, penelitian baru menunjukkan bahwa licinnya es mungkin disebabkan oleh molekul “ekstra” di permukaan es.

Teori-teori lama yang tidak masuk akal

Karena es kurang padat dibandingkan air cair, titik lelehnya diturunkan pada tekanan tinggi. Sebuah teori lama mengatakan bahwa inilah yang menyebabkan es menjadi licin.

Teori lain mengatakan bahwa panas yang dihasilkan oleh gesekan ketika seseorang bergerak melintasi es menghasilkan lapisan air. Namun, es tidak hanya licin saat kita bergerak.

Bahkan, jika tekanan atau gesekan melelehkan es, dapatkah lapisan air menjelaskan betapa licinnya es tersebut?

Baca juga: Mengapa Salju Berbentuk Segi Enam?

Daniel Bonn, fisikawan di Universitas Amsterdam di Belanda, mengatakan bahwa teori lapisan air ini tidak masuk akal.

Pasalnya, jika seseorang menumpahkan air ke lantai dapur, lantai akan menjadi licin, dan hanya selapis air saja tidak akan cukup.

Molekul lepas

Mischa dan Daniel Bonn, bersaudara, menerbitkan makalah di Journal of Chemical Physics yang menganalisis permukaan es.

Alih-alih lapisan air cair di permukaan es, mereka menemukan bahwa terdapat molekul air lepas.

Mischa Bonn mengibaratkannya dengan lantai dansa yang "diisi dengan kelereng". Tergelincir di permukaan es berarti "berguling" di atas kelereng molekuler ini.

Es memiliki struktur kristal yang sangat teratur dan rapi, di mana setiap molekul air dalam kristal terikat pada tiga molekul lainnya.

Baca juga: Apakah Salju Aman untuk Dimakan?

Namun, molekul-molekul di permukaan hanya dapat menempel pada dua molekul lainnya. Ikatan yang sangat lemah pada kristal memungkinkan molekul-molekul permukaan ini berjatuhan, dan menempel serta melepaskan diri ke berbagai tempat pada kristal saat mereka bergerak.

Meskipun tergelincir di atas es pada dasarnya disebabkan oleh tergulingnya molekul-molekul air ini, lapisan molekul ini tidak sama dengan lapisan air cair.

Molekul-molekul ini dan sifat licinnya terjadi pada suhu jauh di bawah titik beku air. Faktanya, cara molekul-molekul ini bergerak begitu bebas dan berdifusi ke seluruh permukaan sebenarnya membuatnya lebih mirip gas.

Namun jika es licin karena molekul permukaannya lepas, apakah es itu licin?

Menurut Martin Truffer, profesor fisika di Universitas Alaska Fairbanks, yang unik bukanlah sifat esnya, melainkan hubungan kita dengan es tersebut.

Baca juga: Perubahan Iklim Bikin Salju Abadi Puncak Jaya Terancam Punah

Pengamatan Truffer sejalan dengan apa yang ditemukan Bonns. Pada suhu yang sangat rendah, molekul-molekul di permukaan tidak memiliki banyak energi untuk memecah dan membentuk ikatan saat mereka berguling, sehingga es menjadi tidak licin.

Suhu untuk kelicinan maksimum, menurut data penelitian mereka, adalah sekitar minus 7 derajat C.

Ini adalah suhu yang digunakan sebagian besar arena seluncur cepat dalam ruangan selama bertahun-tahun.