Har funnet ut hvorfor isbjørnpels ikke fryser til is

En god idé fikk nanofysiker Bodil Holst til å undersøke hvorfor isbjørnpels ikke fryser til is. Nå er forskningen på isbjørnpelsens is-avvisende egenskaper publisert i Science Advances.

Bodil Holst er professor i nanofysikk ved Institutt for fysikk og teknolog ved Universitetet i Bergen (UiB). Den banebrytende studien, publisert i det ledende tidsskriftet Science Advances, er den første som undersøker hvorfor isbjørnpelsen ikke fryser til is.

Ideen til prosjektet fikk Holst fra det tyske TV-programmet "Wer weiß denn sowas?" som viste at isbjørner er usynlige for infrarøde kameraer, noe som indikerer at pelsen deres har samme temperatur som omgivelsene. Dette trigget hennes nysgjerrighet, spesielt siden hun allerede forsket på is-avvisende egenskaper ved materialer.

– Jeg ble så fascinert og tenkte 'Hvordan er dette mulig?' Hvordan klarer de å hoppe i vannet, være så godt isolert og ikke bli dekket av is?

Så kontaktet hun kolleger ved Polarinstituttet i Tromsø og fikk tilgang til isbjørnpels for å undersøke hvordan is glir på pelsen.  Ph.d.--student Julian Carolan fra Trinity College Dublin gjennomførte eksperimenter som viste at isbjørnpels har like gode is-avvisende egenskaper som de beste fluorinerte skifellene. Som fysiker hadde Holst i utgangspunktet håpet at det var strukturen til isbjørnhårene som førte til egenskapene, men det ble raskt åpenbart at svaret på de anti-isende egenskapene lå i hårfettet i pelsen.

Fra skinnfell til miljøvennlige skifeller

For å forstå hvorfor fettet har disse egenskapene samarbeidet Holst med professor Øyvind Halskaus gruppe ved Institutt for biovitenskap ved UiB og kvantekjemikere fra Universitetet i Surrey. De identifiserte spesifikke komponenter i fettet som er ansvarlige for de is-avvisende egenskapene. Forskerne har funnet ut at isbjørnpelsen har lav evne til å holde på is, omtrent som materialer belagt med spesielle kjemikalier som fluorkarboner. Dette skyldes sebum (hårfettet) som dekker pelsen. Ved å analysere fettstoffene i pelsen oppdaget de at den inneholder kolesterol, diacylglyseroler og spesielle fettsyrer. Men overraskende nok ikke skvalen – en organisk forbindelse med kjemisk formel C₃₀H₅₀, som ofte brukes som naturlig fuktighetskrem i kosmetikk.  Beregninger viser at de identifiserte fettstoffene har lav evne til å tiltrekke seg is, mens skvalen har høy evne til å tiltrekke seg is. Dette antyder at sammensetningen av hårfettet  fører til at isbjørnpelsen ikke fryser til is.

Forskningen har ført fram til en patentinnsendelse for å utvikle en miljøvennlig skivoks basert på disse komponentene, som kan framstilles syntetisk. Holst samarbeidet også med skiprodusenten Åsnes, som bidro med skifeller til sammenligning i eksperimentene. Dette samarbeidet har vært avgjørende for å forstå de praktiske anvendelsene av funnene.

– Målet er å en dag ha en isbjørn-inspirert skifelle som er miljøvennlig, sier hun.

Inuittene har hatt kjennskap til isbjørnpelsens unike egenskaper lenge før moderne vitenskap

Det var på et besøk ved Nationalmuseet i København hun så nærmere på hvordan inuittene har brukt isbjørnpels i århundrer. Blant annet la hun merke til hvordan inuittene brukte isbjørnskinn under stolbeina på en jaktkrakk – for at den ikke skal fryse fast i isen og for at den ikke skal skape støy. Inuittene bruker også tøfler av isbjørnpels under støvlene for å minimere støy.

– Dette viser at inuittene har hatt kjennskap til isbjørnpelsens unike egenskaper lenge før moderne vitenskap, forteller Holst entusiastisk.

– Vår forskning har også bidratt til en bedre forståelse av isbjørnens tilpasning til sine omgivelser.  Isbjørnen må være svært stille når den jakter, siden seler har så god hørsel. I løpet av det siste tiåret har atferdsbiologer beskrevet at en hovedjaktmetode hos isbjørn er å ligge urørlig ved vannkanten eller ved pustehull og slå til ved å gli raskt og lydløst ned i vannet. Den lave friksjonen fra fettet på isbjørnpelsen gjør dette mulig, på samme måte som olje fjerner knirking fra en dør, avslutter Bodil Holst.