一根冰柱向下生长,触底后会结冰,海底的冰面会继续蔓延到周围,没有时间逃跑的海星和海胆会被冻结,夺走生命。
你可能看过这个图像,这不是电脑特效,这个场景一直在南极洲上演,它被称为“死亡冰指”。
因为这种现象会杀死其生长路径上的生命,所以被冠以“死亡”之名。
那么,冰指是如何形成有趣的问题的呢?
当南半球的冬天来临时,南极洲周围的水域就会开始结冰,南极洲的面积就会翻倍。
冰面隔离地表温度,使冰下的海水温度保持在2℃左右,比地表温度高50℃。
几千万年来,南极冰下有一个相对稳定的环境,使生命繁荣,但坏消息是,这种稳定可能会被死亡冰指打破。
从20世纪60年代开始,科学家们就已经知道了“死亡冰指”它的存在,但直到2011年才首次拍摄到它的形成,并开始真正了解它是如何形成的。
冰指的英文单词是“brinicle”,它是由“brine”——盐水和 “icicle”——冰柱组成,这个词实际上反映了它的原因。
如果你观察过河面结冰时冰块的外观,你一定知道淡水结冰非常晶莹剔透。它是一种结实的冰块,里面没有多少气泡。
△ 左边是海水冰,右边是淡水冰
然而,海水结冰是另一种状态,它看起来一点也不透明,内部是多孔的,就像海绵一样。
这是因为当海水结冰时,溶解的盐和其他杂质会从冰晶格中沉淀出来,所以在冰块内部留下很多缝隙。
当南极洲的海水开始结冰时,越来越多的盐被沉淀并渗透到周围的海水中,这将导致周围海水的盐度和密度增加。
海水的冰点(水结冰的温度)与盐度有关。盐度越高,结冰所需的温度就越低。因此,当南极洲的海水结冰,导致周围海水盐度增加时,这些高盐度的海水就会过冷而不结冰。后来,我称之为“过冷盐水”。
另一方面,由于这些过冷盐水的密度高于下面的海水,它会下沉。
当这些过冷的盐水下沉并与周围的海水接触时,如果温度足够低,周围的海水就会被吸引并结冰,这就是“死亡冰指”形成的原因。
然而,形成一个稳定、持续下沉的死亡冰指并不容易,因此这种现象并不常见。
其形成需要满足许多条件:
第一点是海水环境必须相对平静。
死冰实际上是一根冰管,里面没有冰,充满了冷盐水,所以它的结构不是很稳定,如果水流动,盐很快就会溶解到周围,冰很难稳定积累。
第二点是温度要足够低。
死亡冰指的是,只要冰管表面的冰变得足够厚,它就可以自我维持——盐和过冷盐水不断沉淀,使周围结冰。
为了使冰管表面足够厚,其初始温度自然要足够低。
如果一切条件允许,冰指继续向下生长,每天生长数米。如果海水不是很深,它会接触海底,使海底结冰。
死亡冰指的原因和过程并不复杂。事实上,已经有人在实验室工作了很长一段时间。“培养”小型死亡冰指,但如果我们从未听说过这种现象,应该很难想象冰柱会在地球的某个地方向下生长。
此外,值得一提的是,“死亡冰指”只对小型海洋生物有威胁,对海豹等大型海洋生物没有威胁。
责任编辑:随心所欲
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