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惊人的冰柱成长：你知道冰针是如何形成的吗？
在冰冷的极地海洋中，有一些神秘而奇特的现象在隐秘进行，这就是冰针的形成。冰针（Brinicle），又称为盐水冰柱，是一种生长于海冰下的空心冰管。当海水在极地结冰时，盐渣被排斥出结冰的海冰，导致密度极高、温度极低的盐水向下流动。这种水拥有比周围海水更低的冰点，当它与邻近的海水接触时，立即促使冰层的形成，从而产生了冰针。
冰针的形成过程
冰针的形成是由一系列物理过程促成的。当海水开始结冰时，大多数杂质（如盐和其他离子）会被排除在水晶格外，因此形成的海冰相对于原来的海水来说是较为新鲜的。这种由于盐被迫排出而形成的冰是多孔的，与淡水结冰所产生的实心冰有着明显的不同。
这样的变化使周围未冻结的水变得更咸，高浓度的盐水导致它的冻结点降低，并且其密度上升。
根据这一原理，当这种超冷的盐水接触到未冻结的海水时，过程便进一步加速。水从高浓度流向低浓度，盐水的低浓度吸引了周围的水。由于盐水的低温，新吸引的水会立即结冰。冰针根据冷盐水流动的情况继续向下生长，就像一根倒插的冰烟囱，包裹住下方流动的冷盐水
冰针的结构与稳定性
刚形成的冰针看似一根从海冰底部延伸下来的冰管，里面充满了由上方海冰生长而来的极冷盐水。起初，冰针非常脆弱，墙壁较薄，但不断流动的冷盐水支持了它的生长并阻止因接触周围较暖的水而引起的融化。
冰针在适当的条件下，甚至可能延伸到海底，这需要多种因素，如盐水的持续流动，周围水体的盐度较低以及海冰的静止等。
一旦冰针的厚度增加，它的稳定性也会提高。当冰针抵达海底时，它会继续围绕着越来越冷的水，造成周围的水冻结并形成一个不断扩大的冰的网络，这可能会包裹住底栖生物，如海星或海胆，最终导致它们冻死。
冰针的科学研究历史
冰针自1960年代以来便为人所知，美国海洋学家Seelye Martin于1974年提出了目前广泛接受的形成模型。这一现象的首次拍摄出现在2011年，当时是为BBC系列节目《冰封星球》制作的。随着研究的深入，2023年哥伦比亚国立大学与劳伦斯利物浦国家实验室之间的合作开发出了冰针形成的首个数值模型。
生态与未来的影响
冰针的形成不仅是自然现象的奇观，也可能会影响极地生态系统。这些形式不断增加的冰结构会影响水下的生物，特别是底栖生物如何生存。值得注意的是，在这种持续变化的环境之下，冰针的存在与消失或许会影响整个海洋生态系的平衡。
随着气候变化影响的持续推进，冰针的形成、稳定性及其在生态系统中扮演的角色究竟会如何变化呢？
