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年冬季,一艘潜水艇在极地海域的海底,偶然目睹了一种罕见的现象。一根冰柱似乎拥有生命般,自上而下逐渐生长,直至触达海底。更为惊人的是,当冰柱与海底接触的瞬间,海底也迅速结冰,且冰层范围不断蔓延,将那些未能及时逃脱的海洋生物一一冻结,其景象宛如“死神镰刀”般无情收割着生命。但遗憾的是,由于当时缺乏专业设备进行全程记录,此次罕见现象仅以文字形式描述。直至年,英国广播公司(BBC)的《冰冻星球》节目首次通过摄影机捕捉到了这一壮观的动态画面,人们才得以一窥其真容。影片中,摄影团队运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详细记录了冰柱的生成过程。这一奇景被命名为海水冰柱(Brinicle),常见于南极和北极的海域,因其形态酷似被冰霜包裹的手指,被人们戏称为“死亡冰手指”。海冰在形成过程中,会因盐分和其他杂质的析出而形成盐水通道,这些通道允许食用色素等物质渗透其中。相比之下,淡水冰则完全不同,它呈现出晶莹剔透的特性,且内部气泡较少。当南、北极的温度降至零下几十摄氏度时,海洋表面的海水开始结冰。这一过程中,盐分和其他杂质被迫从冰晶中分离出来,从而在冰块内部留下了众多空腔,使得海水冻结成的冰块呈现出不透明的特性,且内部多孔,如同海绵一般。这些从海冰中析出的盐分浓度极高,它们将周围未结冰的海水转化为过冷浓盐水。随着盐浓度的增加,结冰所需的温度逐渐降低,这使得过冷浓盐水能够以液态形式存在,而非立即结冰。由于过冷浓盐水的密度高于普通海水,它会自然下沉。这种下沉的过程类似于热空气在火中的上升,只不过这里的是寒冷、密度大的水。过冷浓盐水在下沉过程中,会不断吸取周围海水的热量,导致接触的海水温度降至冰点以下并迅速凝固,从而在过冷浓盐水的外围形成一层冰壁。这个冰壁就像一个倒置的冰“烟囱”,围绕着持续下沉且不会结冰的过冷浓盐水。就这样,一根快速向海底生长的冰柱——死亡冰指,在深海中静静诞生。年,西班牙和意大利的科学家提出一个有趣的理论,他们推测地球上的首批生命形式可能诞生在极地海洋中。与热液喷口相似,冰柱也可能在地球生命的起源中扮演了重要角色,因为它能创造出适宜生命形成的条件。

然而,要形成一根稳定且持续下沉的死亡冰指并不容易。为何在首次发现37年后,人们才得以捕捉到这一壮观景象呢?这背后有着多方面的原因。

首先,海水环境必须保持相对平静。死亡冰指并不像我们想象的那么坚固,其内部并未结冰,而是充满了过冷浓盐水,这使得它的结构并不稳固。在动荡的海水中,上层海冰析出的浓盐会被迅速稀释,从而影响冰指的形成与稳定。

其次,温度也是一个关键因素。在冰柱生长的初期,其管壁非常脆弱且薄。然而,随着盐分的不断析出和较冷的浓盐水持续下沉导致周围海水结冰,这为冰柱的生长提供了支撑,使得冰壁逐渐增厚,冰柱也变得更加稳固。科学家们还发现,冰柱内过冷浓盐水的盐度会随着气温的变化而调整。气温越低,盐水浓度就越高。例如,在?1°C的气温下,盐水的盐度范围为30~35‰,而海水的盐度为28‰;当气温降至?12°C时,盐水的盐度则上升至~‰。图源:NixSunyata(CCBY0)在冰盖覆盖的海域保持平静且海底深度适中的条件下,冰柱能够深入海底并散开,形成一张密集的冰网,紧紧附着在海床上。这张冰网的生长速度迅猛,足以捕捉并冻结海星、海胆等行动缓慢的海洋生物。当冰柱从冰盖开始向下延伸时,仅需六个小时便能抵达千米深的海底,瞬间冻结底栖生物。

尽管这些冰柱对小型海洋生物构成威胁,但它们并不会伤害大型动物,如海豹和鲸鱼,也不会对在寒冷极地环境中潜水的人类造成威胁。然而,值得注意的是,在布雷区域,水雷与冰柱接触可能导致小范围爆炸。



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