كيف يتشكل جليد البحر من مياه عذبة بينما المحيطات مالحة؟

يطفو حوالي ثلثي الغطاء الجليدي الدائم للأرض فوق المياه القطبية كطبقة رقيقة من الجليد البحري. جليد البحر هو مياه المحيطات المتجمدة التي تطفو على سطح المحيط، ويتشكل عبر المحيطات القطبية الشمالية والقطبية الجنوبية. على الرغم من اتساع رقعة الجليد البحري، إلا أنه يمثل حوالي 1/1000 من الحجم الكلي للجليد على الأرض. بينما ينشأ الثلج والجليد من هطول الأمطار، إلا أن تشكل الجليد البحري مصدره الأساسي تبلور المياه السطحية، وليس من الهطول. مع ذلك، فإن الجزء الأكثر روعة عندما يتعلق الأمر بجليد البحر هو أن مياهه عذبة على الرغم من تشكله من مياه البحر المالحة! وهذا يدفعنا إلى التفكير في كيفية حدوث ذلك؟!

جليد البحر
كما أن إنتاج الجليد البحري يعد من العمليات الأساسية على الأرض لتنظيم ملوحة المحيطات. حيث أنه وخلال فترات البرودة عالميًا، يتشكل المزيد من الجليد فوق المحيطات ما يجعلها أكثر ملوحة! أما في فصول الصيف الدافشئة، تصبح مياه المحيط أقل ملوحة بسبب ذوبان الجليد وإضافة مقدار ضخم من المياه العذبة إليها. في البداية وقبل أن نصل إلى السر في تشكل جليد البحر من مياه عذبة وسط المحيط المالح، لنتعرف على كيفية تشكله من الأساس!

كيف يتشكل جليد البحر ؟
تتجمد مياه المحيط عند درجات حرارة أقل من المياه العذبة. بسبب وجود الملح بداخلها، تتجمد المياه المالحة عند حوالي -2 درجة مئوية، بينما تتجمد المياه العذبة عند 0 درجة مئوية تقريبًا. مع ذلك، نظرًا لأن عنصر الماء فقط في المالح المالح يتجمد، فإن الجليد يحتوي على القليل من الملح نسبيًا. بالتلي، بالإمكان إذابة الجليد في البحار وشربه مباشرةً كمياه عذبة.

لكن لماذا يخلو الجليد البحري من كل الملح تقريبًا؟
تكمن الإجابة في الكيمياء البسيطة للروابط بين جزيئات الماء والملح. يعيق وجود الملح تكوين بلورات الجليد، كما يفضل الملح أن يمتزج مع الماء، لكن الماء لا يفعل ذلك. وهكذا، فإن تكوين الجليد النقي يتطلب الآن وظيفة إضافية – نقل الملح بعيدًا عن الطريق ثم بناء هيكل الجليد البلوري. نتيجة لذلك، يلزم المزيد من "البرودة" لطرد الملح بعيدًا عن النظام بحيث يمكن أن تتشكل البلورات.

ما يعنيه ذلك هو أن إزالة الملح من الماء يتطلب خطوة إضافية، والتي حتما ستستهلك المزيد من الطاقة. بمجرد وصول سطح المحيط إلى نقطة تجمد المياه المالحة، يؤدي أي تبريد إضافي إلى تكوين الجليد. يُطلق على أول جليد نشأ اسم "جليد فريزل"، ويتألف من جزيئات بلورية دقيقة ومسامير يصل قطرها إلى ثلاثة أو أربعة مليمترات. عندما تتطور بلورات جليدية إضافية، يتشكل خليط صابوني على سطح المحيط.

بعد تشكل صفيحة جليدية متواصلة، لم تعد البيئة الباردة مرتبطة مباشرة بالمياه المالحة، ويستمر نمو الجليد البحري بالتراكم. خلال دورة سنوية في القطب الشمالي، يذوب حوالي 45 سم من الجليد بعيدًا عن سطح الجليد، بينما يتم تجديد كمية مكافئة في القاعدة. ونتيجة لذلك، فإن بلورة الجليد المترسبة في القاعدة ستنتقل إلى أعلى العمود الجليدي بمتوسط سرعة حوالي 45 سم / سنة حتى تصل إلى السطح وتذوب.

الخلاصة
يتكون جليد البحر من المياه العذبة لأنه أثناء عملية التجميد يترك الملح وراءه؛ يظل الجليد مياهًا عذبة، بينما المياه الموجودة تحته مباشرةً غنية بالملح أكثر من الطبقات الأكثر عمقًا في البحار.