Ledeni prst smrti (brinicle)

Ispod antarktičkog morskog leda prema dnu se spušta šuplja ledena cijev. Kad dotakne dno, po njemu se raširi mreža leda koja zamrzne sve što se ne stigne maknuti, i morske ježince i zvjezdače.

Ukratko

  • Brinicle ili "ledeni prst smrti" šuplja je cijev leda koja ispod morskog leda raste prema dnu u polarnim morima.
  • Nastaje kad iz leda koji se stvara istječe vrlo hladna i slana voda, salamura, koja tone i oko sebe zamrzava morsku vodu.
  • Kad dosegne dno, salamura se razlije po njemu i zamrzne spore životinje poput morskih ježinaca i zvjezdača.
  • Ledene stupove ispod morskog leda znanstvenici su opisali oko 1970., a 2011. snimatelji BBC-ja prvi su snimili kako takav stup raste u prirodi.

Kad se more u polarnim krajevima zimi zaledi, na površini nastaje kora debela metar ili dva. Ispod nje voda ostaje tekuća, na temperaturi od oko minus dva stupnja Celzijeva. Ronioci koji su se spuštali kroz rupe u ledu u Antarktici povremeno su viđali neobične tvorevine: ledene stupove koji su s donje strane leda visjeli prema dnu kao golemi stalaktiti.

Sol koja ne stane u led

Morska voda sadrži otopljenu sol i zato se smrzava tek na oko minus 1,9 stupnjeva Celzijeva. Kad se smrzava, kristali leda gotovo ne primaju sol. Sol se istiskuje u sitne kanaliće i džepove unutar leda, gdje ostaje kao vrlo slana voda, salamura. Što je led hladniji, salamura je slanija i hladnija, ali zbog soli i dalje ne smrzava.

Salamura je teža od okolne morske vode, pa polako kaplje i curi kroz kanaliće prema donjoj strani leda. Kad izađe u more, nastavlja tonuti. Budući da je hladnija od točke smrzavanja okolne vode, more oko mlaza se zamrzava. Oko struje salamure tako nastaje tanka ledena ovojnica, cijev kroz koju salamura nastavlja teći prema dolje. Cijev raste u duljinu i deblja se, a unutra ostaje šupljina kroz koju teče salamura.

Za to su potrebni posebni uvjeti: vrlo hladan zrak iznad leda, koji pospješuje stvaranje salamure, i mirna voda ispod njega. Struje i valovi lako slome tanku ledenu cijev dok je još na početku.

Od opažanja do pokusa

Ledene stupove ispod morskog leda opisao je 1970. u časopisu Science američki istraživač R. A. Paige, koji je proučavao led u McMurdo Soundu kod američke antarktičke postaje McMurdo. Četiri godine kasnije američki oceanograf Seelye Martin objavio je model rasta takvih stupova i usporedio ga s pokusima. Njegovo objašnjenje, prema kojem rast ledenog prsta pokreću razlike u slanosti, gustoći i temperaturi vode, i danas je općeprihvaćeno.

Ime brinicle nastalo je spajanjem engleskih riječi brine, salamura, i icicle, ledenica.

Snimka ispod leda

Pojava je široj javnosti postala poznata u studenome 2011., kad je BBC prikazao seriju Frozen Planet. Snimatelji Hugh Miller i Doug Anderson postavili su kamere ispod leda kod otočića Little Razorback u otočju Ross, nedaleko od vulkana Erebus, u vodi temperature oko minus dva stupnja, dok je led iznad njih bio mnogo hladniji. Ubrzanim snimanjem zabilježili su kako ledena cijev raste od donje strane leda prema dnu. Prema Milleru, cijeli je proces trajao pet do šest sati.

Na snimci se vidi i ono po čemu je pojava dobila nadimak ledenog prsta smrti. Kad je cijev dosegla dno, salamura se razlila po njemu, a voda oko nje zamrzla se u mrežu leda koja se širila u stranu. Morski ježinci i zvjezdače koji se kreću sporo zarobljeni su u ledu i uginuli.

Obrnuti kemijski vrt

Kemičari su u ledenom prstu prepoznali srodnika jednog starog školskog pokusa. Kad se kristal metalne soli ubaci u otopinu vodenog stakla, iz njega izrastaju šuplje cjevčice nalik biljkama, takozvani kemijski vrt. I ondje se oko mlaza tekućine stvara stijenka koja raste zajedno s mlazom. Fizičar Julyan Cartwright i suradnici opisali su 2013. brinicle kao obrnuti kemijski vrt. Na stijenci takve cijevi dodiruju se dvije tekućine različitog sastava i temperature, pa ledeni prst služi i kao prirodni primjer za proučavanje tvorevina koje same rastu na granici dviju otopina.

Kronologija

  1. 1970.: R. A. Paige u časopisu *Science* opisuje ledene stupove ispod morskog leda u McMurdo Soundu.
  2. 1974.: Seelye Martin objavljuje model rasta ledenih stupova i uspoređuje ga s pokusima.
  3. 2011.: Snimatelji BBC-ja kod otočića Little Razorback snimaju rast ledenog prsta.
  4. Studeni 2011.: Snimka je prikazana u seriji *Frozen Planet*.
  5. 2013.: Cartwright i suradnici opisuju brinicle kao obrnuti kemijski vrt.

Ključne osobe

  • Seelye Martin: Američki oceanograf koji je 1974. objavio danas prihvaćeni model nastanka ledenog prsta.
  • Hugh Miller: Snimatelj koji je 2011. za BBC snimio rast ledenog prsta ispod antarktičkog leda.
  • Doug Anderson: Podvodni snimatelj koji je s Hughom Millerom snimio ledeni prst.
  • Julyan Cartwright: Fizičar koji je s kolegama ledeni prst opisao kao obrnuti kemijski vrt.

Što se zna

  1. Ledeni prst nastaje oko mlaza hladne salamure koja istječe iz morskog leda i tone prema dnu.
  2. Salamura je hladnija od točke smrzavanja okolne morske vode, pa se voda oko nje zamrzava u cijev.
  3. Ledeni stupovi ispod morskog leda opisani su 1970., a model njihova rasta objavljen je 1974.
  4. Snimatelji BBC-ja 2011. snimili su rast ledenog prsta u prirodi; proces je trajao nekoliko sati.
  5. Kad salamura dosegne dno, zamrzava spore životinje poput morskih ježinaca i zvjezdača.

Otvorena pitanja

  • Koliko su ledeni prsti česti ispod polarnog leda, s obzirom na to da ih je teško promatrati?
  • Kakav je njihov utjecaj na život na morskom dnu u plitkim polarnim vodama?
  • Nastaju li slične tvorevine ispod leda na ledenim mjesecima poput Europe i Enkelada?

Teorije

  • Ledeni prst je u potpunosti objašnjen razlikama u slanosti, gustoći i temperaturi vode
  • Ledeni prst najbolje se razumije kao obrnuti kemijski vrt, srodan tvorevinama iz kemijskih pokusa
  • Pojava je češća nego što se misli, ali je rijetko vidimo jer je ispod debelog leda

Povezane priče

Za daljnje istraživanje

  • BBC (2011). Frozen Planet, serija o polarnim krajevima.

Izvori