W dzisiejszych czasach rzadko się zdarza, by odkryć zjawisko zupełnie nowe dla nauki, takie, które rozszerza światowy katalog obiektów w dziwny i cudowny sposób. Ale tak jak to się stało w ciągu ostatnich kilku lat z nietykalnymi plemionami, niewidzianymi jaskiniami i morskimi bestiami, antarktyczne brinicles zostały niedawno wprowadzone do armchair adventurers, w dużej mierze dzięki niezwykłemu klipowi filmowemu z BBC.
They’re bizarre, otherworldly structures, spindly tentacles reaching down from the floating sea ice into frigid Antarctic waters.
Typically, a new observation fits within a previously established theory, which can then be applied and tweaked to accurately characterize the discovery. Ale ponieważ bryłki są stosunkowo nowe w świecie nauki, nie ma żadnych teoretycznych ram, od których można by zacząć. Zatem jaki model najlepiej zastosować do brytów? Jaki jest najbardziej użyteczny sposób analogii tych niezwykłych struktur lodowych?
Nowe badania prowadzone przez Julyana Cartwrighta, naukowca z Uniwersytetu w Granadzie, dążą do zasadzenia masztu i twierdzą, że brynkle są przejawem zasady „ogrodu chemicznego”.
Ogrody chemiczne są podstawą zajęć z chemii w szkole średniej – szybki, wizualnie imponujący eksperyment, który ma co najmniej szansę na utrzymanie uwagi nastolatka. Kiedy sól metalu (użyj siarczanu miedzi dla niebieskich ogrodów, siarczan niklu dla zielonych) jest wprowadzana do wodnego roztworu krzemianu sodu, metale początkowo rozpuszczają się, ale szybko są konfigurowane w stałych krzemianowych skorupach mineralnych. Wewnątrz, roztwór jest słony, na zewnątrz, bardziej czysty, a nierównowaga osmotyczna powoduje, że woda tryska do środka przez maleńkie szczeliny w strukturze minerału. Strumień zwiększa objętość wnętrza, ostatecznie przebijając skorupę i pozwalając bogatemu w sól roztworowi wpływać dalej do wody. Na froncie chemicznym, cykl „formowanie skorupy-równowaga kosmotyczna-wybuch kryształu” powtarza się, prowadząc do postępującej, dendrytycznej struktury stałej.
Bryłki mogą być rozumiane w koncepcyjnie podobny sposób. Gdy zima schodzi na Ocean Południowy, zaczyna się tworzyć lód. Ale lód jest stałą matrycą cząsteczek wody, a sole zawarte w wodzie morskiej nie są dozwolone; są one raczej skoncentrowane w cienkich warstwach, które tworzą solankowe, lepkie baseny. Odważne cząsteczki wody mogą przeciskać się przez lodową skorupę z leżącej pod nią wody morskiej do solanki, zachęcane przez różnicę osmotyczną. Kiedy rozszerzający się basen solankowy przepycha się przez lód, spada w dół do wody morskiej; po przechłodzeniu z powodu wysokiego zasolenia (dzięki tej samej zasadzie, która rządzi stosowaniem soli na oblodzonych drogach), solanka błyskawicznie zamraża wodę morską, z którą się styka. Rurka lodu rośnie w dół, napędzana przez różnicę soli i różnice temperatury zamarzania, które następują.
Dr Andrew Thurber jest jednym z niewielu naukowców, którzy widzieli wzrost bryłek z pierwszej ręki. Jako Postdoctoral Fellow wspierany przez National Science Foundation’s Office of Polar Programs, bada on wpływ drapieżnictwa zwierząt na społeczności mikrobialne i cykle składników odżywczych w oceanach wokół Antarktydy. Nurkując pod lodem morskim w pogoni za próbkami, Thurber opisuje fantastyczną scenę przerywaną pełzającymi w dół brunatnicami. „Wyglądają jak odwrócone do góry nogami kaktusy, które są wydmuchiwane ze szkła” – mówi – „jak coś z wyobraźni Dr. Suessa. Są niewiarygodnie delikatne i mogą pęknąć przy najmniejszym dotknięciu.”
Ale dla pobliskich stworzeń morskich, kruche lodowe powłoki kryją śmiertelną broń: mroźna solanka może zabić zwierzęta złapane w niewłaściwym miejscu w niewłaściwym czasie. „W obszarach, w których kiedyś występowały solanki lub pod bardzo aktywnymi, tworzą się małe baseny solanki, które określamy jako czarne baseny śmierci” – relacjonuje Thurber. „Mogą być całkiem czyste, ale mają szkielety wielu zwierząt morskich, które przypadkowo zawędrowały do nich.”
Naukowe badania solanek są na wczesnym etapie, ale te tajemnicze lodowe palce są niezwykłym dodatkiem do repertuaru natury.
.