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死亡冰指,來不及逃脫的動物被冰封

一根冰柱向下生長,觸底後將海底也結冰,而且海底的冰面會持續向周圍蔓延,那些沒來得及逃脫的海星和海膽被凍結,奪走生命。

您可能看過這種影像,這不是電腦特效,這種情景一直在南極洲海域上演,它被稱為「死亡冰指」。

由於這種現象會殺死其生長路徑上的生命,所以被冠以「死亡」之名。

那麼有趣的問題,冰指到底是如何形成的?

當南半球的冬季來臨時,南極洲四周的海域便會開始結冰,南極洲的面積會因此擴大一倍。

結冰的表面隔絕了地表溫度,讓冰層之下的海水溫度維持在-2℃左右,這比地表溫度足足高了50℃。

數千萬年來,南極海域的冰層之下都有一個相對穩定的環境,這讓生命繁榮,但壞消息是,這種穩定有可能會被死亡冰指打破。

科學家從20世紀60年代開始就已經知道「死亡冰指」的存在了,但是直到2011年才首次拍攝到它的形成,並開始真正了解它是如何形成的。

冰指的英文單詞是「brinicle」,它是由「brine」——鹽水和「icicle」——冰柱組成,這個單詞其實就已經體現出它的成因了。

如果您曾經觀察過河面結冰時冰塊的模樣,您一定了解,淡水結的冰是非常晶瑩剔透的,它是一種結實的,且內部沒有多少氣泡的冰塊。

△左邊這個是海水的冰,右邊這個是淡水的冰

然而,海水結冰是另外一種狀態,它看起來一點都不透明,內部是多孔狀的,就像海綿一樣。

這是因為海水結冰的時候,溶解的鹽分和其它雜質會從冰晶格中析出,所以在冰塊內部留下許多縫隙。

當南極洲的海水開始結冰時,越來越多的鹽分被析出並滲透到周圍的海水中,這會導致周圍的海水鹽度和密度增加。

海水的冰點(水結冰的溫度)和鹽度有關係,鹽度越高結冰所需的溫度就越低,所以當南極洲的海水結冰並導致周圍海水鹽度增加時,會讓這些高鹽度海水出現過冷卻不結冰的情況,後文我稱之為「過冷鹽水」。

另一方面,由於這些過冷鹽水的密度還比下方的海水更高,所以它會下沉。

當這些過冷鹽水下沉並與周圍的海水接觸時,如果它的溫度足夠低,那麼其周圍的海水就會吸引來並結冰,這就是「死亡冰指」形成的原因。

不過,形成一個穩定、且持續下沉的死亡冰指並不容易,所以這種現象並不常見。

它的形成需要符合許多條件:

首先第一點就是海水環境必須要相對平靜才行。

死亡冰指其實是冰管,其內部並沒有結冰,充滿了過冷鹽水,所以它的結構並不是很穩定,如果水在流動的話,鹽分很快就會溶解到周圍不說,冰也很難穩定積累起來。

第二點就是溫度要足夠低才行。

死亡冰指其實只要冰管表面的冰變得足夠厚,它就能夠自我維持——不停析出鹽分和過冷鹽水不停下沉讓周圍結冰。

要讓冰管表面變得足夠厚,自然就是它的初始溫度要足夠低才行。

如果一切條件允許的話,冰指持續向下生長,每天都會生長數米,如果海水不是很深的話,它就會接觸海底,並讓海底結冰。

死亡冰指形成的原因和過程都不複雜,實際上早就已經有人在實驗室中「培養」出小型的死亡冰指了,不過如果我們從來沒有聽說過這種現象的話,應該很難想像地球的某個地方會發生冰柱向下生長的情景。

另外,值得一提的是,「死亡冰指」只對小型的海洋生物有威脅,而對於海豹等大型的海洋生物是沒有任何威脅的。

責任編輯: 李華  來源:怪羅科普 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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