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驚人的冰柱成長：你知道冰針是如何形成的嗎？
在冰冷的極地海洋中，有一些神秘而奇特的現象在隱秘進行，這就是冰針的形成。冰針（Brinicle），又稱為鹽水冰柱，是一種生長於海冰下的空心冰管。當海水在極地結冰時，鹽渣被排斥出結冰的海冰，導致密度極高、溫度極低的鹽水向下流動。這種水擁有比周圍海水更低的冰點，當它與鄰近的海水接觸時，立即促使冰層的形成，從而產生了冰針。
冰針的形成過程
冰針的形成是由一系列物理過程促成的。當海水開始結冰時，大多數雜質（如鹽和其他離子）會被排除在水晶格外，因此形成的海冰相對於原來的海水來說是較為新鮮的。這種由於鹽被迫排出而形成的冰是多孔的，與淡水結冰所產生的實心冰有著明顯的不同。
這樣的變化使周圍未凍結的水變得更鹹，高濃度的鹽水導致它的凍結點降低，並且其密度上升。
根據這一原理，當這種超冷的鹽水接觸到未凍結的海水時，過程便進一步加速。水從高濃度流向低濃度，鹽水的低濃度吸引了周圍的水。由於鹽水的低溫，新吸引的水會立即結冰。冰針根據冷鹽水流動的情況繼續向下生長，就像一根倒插的冰煙囪，包裹住下方流動的冷鹽水
冰針的結構與穩定性
剛形成的冰針看似一根從海冰底部延伸下來的冰管，裡面充滿了由上方海冰生長而來的極冷鹽水。起初，冰針非常脆弱，牆壁較薄，但不斷流動的冷鹽水支持了它的生長並阻止因接觸周圍較暖的水而引起的融化。
冰針在適當的條件下，甚至可能延伸到海底，這需要多種因素，如鹽水的持續流動，周圍水體的鹽度較低以及海冰的靜止等。
一旦冰針的厚度增加，它的穩定性也會提高。當冰針抵達海底時，它會繼續圍繞著越來越冷的水，造成周圍的水凍結並形成一個不斷擴大的冰的網絡，這可能會包裹住底棲生物，如海星或海膽，最終導致牠們凍死。
冰針的科學研究歷史
冰針自1960年代以來便為人所知，美國海洋學家Seelye Martin於1974年提出了目前廣泛接受的形成模型。這一現象的首次拍攝出現在2011年，當時是為BBC系列節目《冰封星球》製作的。隨著研究的深入，2023年哥倫比亞國立大學與勞倫斯利物浦國家實驗室之間的合作開發出了冰針形成的首個數值模型。
生態與未來的影響
冰針的形成不僅是自然現象的奇觀，也可能會影響極地生態系統。這些形式不斷增加的冰結構會影響水下的生物，特別是底棲生物如何生存。值得注意的是，在這種持續變化的環境之下，冰針的存在與消失或許會影響整個海洋生態系的平衡。
隨著氣候變化影響的持續推進，冰針的形成、穩定性及其在生態系統中扮演的角色究竟會如何變化呢？
