恐怖的死亡冰指!从上而下冻结,冻死所有途经的动物

摘要:一根冰柱不知是从哪里起的头,从上向下仿佛有生命一般在生长,直到触碰到海底。令人惊奇的事情还没完,与冰柱相接触的海底也瞬间结冰,结冰范围还在继续向周围扩大,将那些没来得及逃脱的海洋生物冻结,像“死神的镰刀”一样收割生命。

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1974 年冬季,一艘潜水艇在极地地区的海底,首次发现了一个奇怪的现象。

一根冰柱不知是从哪里起的头,从上向下仿佛有生命一般在生长,直到触碰到海底。令人惊奇的事情还没完,与冰柱相接触的海底也瞬间结冰,结冰范围还在继续向周围扩大,将那些没来得及逃脱的海洋生物冻结,像“死神的镰刀”一样收割生命。

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但当时由于没有足够专业的设备记录全程,因此只有文字描述。直到 2011 年英国广播公司(BBC)的一档节目《冰冻星球》(Frozen Planet)首次清楚地用摄影机拍摄到它的动态画面,人们才对它有了一定程度的了解。

影片中,摄影团队利用时间加速摄影技术,在南极洲罗斯群岛附近的小雷泽贝克岛(Little Razorback Island)拍摄了冰柱形成的全过程。这样的奇景被命名为海水冰柱(Brinicle),通常发生在南极和北极的海域,看起来就好像是一只被冰霜覆盖的手指,于是得名绰号“死亡冰手指”。

海冰(右侧)形成盐水通道,食用色素可以渗透其中。淡水冰(左侧)完全是固体,没有通道,食用色素聚集在冰的顶部或流到冰的侧面。|Kyle Kinzler

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当南、北极的温度降低到一定程度后(一般为零下几十摄氏度),海洋表面的海水结冰。不过,海水结冰和普通的淡水结冰有很大区别,如果你曾经观察过河面结冰时的样子,你一定能看到淡水结的冰是晶莹剔透的,且内部没有多少气泡。

而海水冻结成的冰块一点也不透明,内部有很多小孔,像海绵一样。这是因为海水结冰的时候,盐分和其它杂质会被迫从冰晶中析出(下图标识 1),在冰块内部留下许多空腔。

图源 Nix Sunyata

这些从海冰中析出的盐浓度非常高,会把周围未结冰的海水变成过冷浓盐水(上图标识 2)——当盐浓度高的时候,结冰所需的温度越低,条件越苛刻,盐水就会一直保持液态,不会立即结冰。再加上过冷浓盐水密度高,比普通海水重,它就会下沉(上图标识 3)。就像火中的热空气会以羽流的形式上升一样,这种寒冷、密度高的水也会以羽流的形式下沉。

由于过冷浓盐水的含水量较低,会吸引周围的水过来。过冷浓盐水像贪婪的吸血鬼一样,不断吸取周围海水的热量,使得接触的海水温度进一步降低至冰点以下而迅速凝固,在过冷盐水的外部形成一圈冰壁(上图标识 4)。类似于倒置的冰“烟囱”,包围着向下流动、不会结冰的过冷浓盐水。这样,一个快速向下生长的冰柱——死亡冰指,便在深海中悄然诞生。

2013 年,西班牙和意大利的研究人员推测,地球上的第一批生命形式可能出现在极地海洋,与热液喷口一样,冰柱可能通过创造有助于生命形成的条件,在地球生命的起源中发挥了一定作用。

不过,想要形成一个稳定、且持续下沉的死亡冰指并不容易,不然为何在首次发现的 37 年后,人们才能拍摄到这一奇景呢?首先,海水环境必须要相对平静才行。死亡冰指并没有人们想象的那么结实,它的内部没有结冰,而是充满了过冷浓盐水,它的结构并不稳定。如果海水非常动荡,上层海冰析出的浓盐很快就会被稀释,长成的冰指也容易断裂。

其次,温度要足够低。起初,冰柱非常脆弱,管壁很薄,但不停析出盐分以及较冷的浓盐水不断下沉让周围结冰,支撑着冰柱的生长,让冰壁逐渐变厚,冰柱变得更加稳定。科学家也发现,冰柱内过冷浓盐水的盐度会随着气温而变化。温度越低,盐水浓度越高。温度为-1 °C时,盐水盐度在 30~35 ‰,而海水盐度为 28 ‰;当温度为-12 °C时,盐水盐度升至 120~156 ‰。

图源 Nix Sunyata

如果在冰盖之下的海域很平静,海底也不是很深,那么冰柱就可以深入海底(上图标识 6)。在海底散开,形成一层冰网,附着在海床上。冰网的生长速度快到足以吞噬海星、海胆和其他行动缓慢的海洋生物,并将它们冻死在原地。影片中这根冰柱从冰盖开始向下结冰时,只花了五、六个小时就抵达了海下 1 千米深的海床,随后并将底栖生物瞬间冻结。

幸运的是,它们只对海胆等较小的海洋生物构成威胁,而不会对海豹、鲸鱼等较大的动物,或在寒冷的极地潜水的人类构成威胁。不过,如果冰柱出现在布雷区,水雷接触到冰柱会引起小范围爆炸。

来源:晚晚的星河日记一点号

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