詭異的海冰“冰鍾乳”是如何形成的

當富含鹽分的水從海冰中滲出時,它會沉入海中,有時會形成一種被稱為冰鍾乳的詭異冰柱。新的研究解釋了這些奇怪的冰柱是如何形成的,以及海冰中含鹽的水是如何成為生命可能進化的主要環境的

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還有什麼比冷更酷?鹽水冷。

當富含鹽分的水從海冰中滲出時,它會沉入海中,有時會形成一種被稱為冰鍾乳的詭異冰柱。新的研究解釋了這些奇怪的冰柱是如何形成的,以及海冰中含鹽的水是如何成為生命可能進化的主要環境的。

這項發表在美國化學學會期刊《朗繆爾》上的研究表明,冰鍾乳的形成方式與熱液噴口相同,只是方向相反。熱液噴口是海底看起來像刺狀塔的結構,在那裡,沸騰的、富含化學物質的水從海底流出。


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冰鍾乳的形成過程是這樣的:當海冰在北極和南極結冰時,水中的鹽和其他離子會被排除在水分子晶體之外,該研究的作者、西班牙北部巴斯克地區巴斯克應用數學中心的 Bruno Escribano 說。這種高鹽分的鹽水會積聚在海冰內的裂縫和隔間中。

然而,海冰不可避免地會出現裂縫,鹽水會滲出。鹽水本身比海水的冰點更冷,因為含鹽的水在較低的溫度下結冰(因此人們冬天在冰冷的便道上撒鹽,使冰在零度以下時保持液態),Escribano 告訴《我們驚奇的星球》。

由於鹽水中水的濃度低於海洋中的濃度(水透過滲透作用從高濃度向低濃度移動),因此水會被鹽水吸引。但是鹽水太冷了,以至於水結冰,形成一個下降的冰管,Escribano 說。

熱液噴口的形成方式類似:富含離子的熱水從海底噴出,然後開始溶解,形成一個向上延伸的多孔金屬外殼。然後水湧入,從高濃度向低濃度移動,衝破薄膜,導致更多富含金屬的水噴出,延伸管子並重復該過程。

兩者都是“化學花園”的例子,這是一種化學過程,也是化學實驗裝置中常見的實驗名稱,它遵循相同的原理,並形成植物狀的電晶體,Escribano 說。

海冰中富含鹽分的隔間具有一些可能有助於生命起源的特性,Escribano 說。“在冰內的這些隔間中,你會有高濃度的化合物,並且還有脂質,脂肪,覆蓋在隔間的內部,”他說。“這些可以充當原始膜——生命所必需的條件之一。”它們還包含酸性和鹼性成分的混合物,可以提供形成更復雜分子所需的能量,甚至可能是 DNA,他說。

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Douglas Main is an independent journalist who covers environmental issues, the natural world and a range of other scientific topics. His writing has appeared in the New York Times, the Atlantic, MIT Technology Review, Hakai Magazine and other publications. Until recently, he was a senior writer and editor at National Geographic. Follow him on X (formerly Twitter) at @douglas_main.

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