Tänä päivänä on harvinaista löytää tieteelle täysin uusi ilmiö, joka laajentaa maailman esineluetteloa oudoilla ja ihmeellisillä tavoilla. Mutta aivan kuten viime vuosina on tapahtunut koskemattomien heimojen, näkymättömien luolien ja merieläinten kohdalla, Etelämantereen brinikkelit esiteltiin hiljattain nojatuoliseikkailijoille, pitkälti BBC:n merkittävän filminpätkän ansiosta.

Ne ovat omituisia, tuonpuoleisia rakenteita, karvaisia lonkeroita, jotka kurkottavat kelluvasta merijäästä Etelämantereen hyytäviin vesiin.

Tyypillisesti uusi havainto sopii jo aiemmin laadittuun teoriaan, jota voidaan sitten soveltaa ja hienosäätää, jotta löytöä voidaan luonnehtia tarkasti. Mutta koska brinikkelit ovat suhteellisen uusia tiedemaailmassa, ei ole olemassa teoreettista kehystä, josta lähteä liikkeelle. Minkälaista mallia sovelletaan siis parhaiten brinihiukkasiin? Mikä on käyttökelpoisin tapa analogisoida nämä epätavalliset jäiset rakenteet?

Granadan yliopiston tutkijan Julyan Cartwrightin johtamassa uudessa tutkimuksessa pyritään istuttamaan lipputanko ja väittämään, että brinikkelit ovat ”kemiallisen puutarhan” periaatteen ilmenemismuoto.

Kemialliset puutarhat ovat yläkoulun kemianluokkien peruspilari – nopea, visuaalisesti vaikuttava kokeilu, jolla on ainakin taistelulliset mahdollisuudet pitää teinin huomio. Kun metallisuola (sinisiin puutarhoihin käytetään kuparisulfaattia, vihreisiin nikkelisulfaattia) lisätään natriumsilikaatin vesiliuokseen, metallit liukenevat aluksi, mutta konfiguroituvat nopeasti kiinteiksi silikaattimineraalikuoriksi. Sisäpuolella liuos on suolaista, ulkopuolella puhtaampaa, ja osmoottinen epätasapaino saa veden virtaamaan sisäänpäin mineraalirakenteen pienistä aukoista. Virtaus kasvattaa sisätilavuutta, mikä lopulta puhkaisee kuoren ja sallii suolapitoisemman liuoksen virrata syvemmälle veteen. Kemiallisella rintamalla ”kuoren muodostuminen – osmoottinen tasapaino – kiteen puhkeaminen” -sykli toistuu, mikä johtaa etenevään, dendriittiseen kiinteään rakenteeseen.

Brinikkelit voidaan ymmärtää käsitteellisesti samalla tavalla. Kun talvi laskeutuu eteläiselle jäämerelle, jää alkaa muodostua. Jää on kuitenkin vesimolekyyleistä koostuva kiinteä matriisi, eivätkä meriveden sisältämät suolat ole sallittuja, vaan ne ovat keskittyneet ohuiksi kalvoiksi, jotka muodostavat suolaisia, viskoosisia lammikoita. Pelottomat vesimolekyylit voivat puristua jääkuoren läpi alla olevasta merivedestä suolaveteen osmoottisen eron kannustamina. Kun laajeneva suolavesiallas työntyy jään läpi, se putoaa alaspäin meriveteen. Korkean suolapitoisuutensa vuoksi alijäähtynyt (saman periaatteen ansiosta, joka ohjaa suolan käyttöä jäisillä teillä) suolapitoinen neste jäädyttää kosketuksissaan olevan meriveden. Jääputki kasvaa alaspäin suolaeron ja sitä seuraavien jäätymispiste-erojen ohjaamana.

Tohtori Andrew Thurber on yksi niistä harvoista tutkijoista, jotka ovat nähneet suolahiukkasten kasvun omakohtaisesti. National Science Foundationin polaariohjelmien toimiston (Office of Polar Programs) tukemana postdoc-tutkijana hän tutkii eläinten saalistuksen vaikutusta mikrobiyhteisöihin ja ravinteiden kiertoon Etelämantereella sijaitsevissa valtamerissä. Kun Thurber sukeltaa merijään alle näytteitä etsiessään, hän kuvailee mielikuvituksellista näkymää, jota rikkovat alaspäin ryömivät brinikkelit. ”Ne näyttävät ylösalaisin olevilta kaktuksilta, jotka on puhallettu lasista”, hän sanoo, ”kuin jotain Dr. Suessin mielikuvituksesta. Ne ovat uskomattoman herkkiä, ja ne voivat murtua pienimmästäkin kosketuksesta.”

Mutta läheisille mereneläville hauraat jääkuoret kätkevät sisäänsä tappavan aseen: hyytävä suolavesi voi tappaa väärään paikkaan väärään aikaan joutuneet eläimet. ”Alueilla, joilla oli ennen suolakiviä tai hyvin aktiivisten suolakivien alla, muodostuu pieniä suolalammikoita, joita kutsumme kuoleman mustiksi lammikoiksi”, Thurber raportoi. ”Ne voivat olla melko kirkkaita, mutta niissä on monien niihin sattumalta eksyneiden merieläinten luurankoja.”

Sprinikkelien tieteellinen tutkimus on vasta alkuvaiheessa, mutta nämä salaperäiset jäiset sormet ovat merkittävä lisä luonnon repertuaariin.