隨著科學對寒冷極地環境的認識逐漸深入,一種名叫「冰針」的神秘現象再度引起人們的關注。這是一種生長於海冰下的冰柱,向下延伸並包圍著一股具高密度、超冷的鹽水流。即便我們知道這一現象的存在,它的形成過程卻仍然有著許多不為人知的奧秘。
冰針,或稱為冰鐘,是由海水凍結過程中排出的濃鹽水所塑造出來的。
當極地海洋的海水開始凍結時,鹽分與其他雜質被擠出,形成周圍水體的鹽度快速升高,導致這部分水的凍結點下降。此時,堆積起來的超冷、超鹽的水流便會向下循環,與未凍結的海水接觸,瞬間產生冰層。
在這個過程中,超冷的鹽水吸引周圍的水分,使得新獲得的水快速冷卻並凍結,形成冰針的基礎。
這個過程如同「倒置的冰柱」,而不是冷空氣將液態水凍結成層,反而是冷水凍結周圍的液態水,從而使得冰針不斷成長。
剛形成的冰針內部是由非常冷且高鹽度的水組成,隨著更多冰的累積,冰針的結構會變得更加穩定。在理想條件下,冰針甚至能夠延伸到海底。這要求在冰層上方的冷卻鹽水不斷流動,而周圍的海水必須是低鹽度的。
正確的條件下,冰針的成長不僅限於其上方的海冰,還依賴於環境的穩定性。
一旦冰針到達海底,它將繼續吸附周圍珍珠般的冰晶,並可能陷入任何底棲生物的捕捉之中,最終導致它們凍死於這片冰囚禁之中。
冰針的存在自上世紀60年代以來就已知曉。1974年,美國海洋學家Seelye Martin提出了關於冰針形成的初步模型。然而,直到2011年,這一現象才首次被拍攝下來,讓人們得以目睹自然界中這一冰雪奇觀。
在2011年BBC系列片《凍結星球》中,冰針的形成過程首次被拍攝。
隨著科學研究的進一步深入,研究團隊於2023年提出了冰針形成的數值模型,使人類對其運作有了更清晰的認識。
冰針的形成不僅是一個物理過程,它還對周圍的生態系統產生深間接影響。特別是當生物被困入急速生長的冰針中時,這對底棲生物的生存構成了威脅。從一方面來說,這是一個極端的環境,但另一方面,它也表現出海洋生物適應極端環境的能力。
即使在這樣苛刻的條件下,海洋生物仍然尋求生存,展現出自然界的韌性。
這些神秘的冰針提醒我們,地球的極端環境下還隱藏著許多尚未探索的過程與生態關聯,究竟有多少我們尚未了解的自然奇觀隱藏在冰雪之下呢?