В Арктике существует невероятно красивое явление – ледяные цветы. Так ученые называют кристаллы высотой в несколько сантиметров, которые образуются на поверхности тонкого слоя льда. Считалось, что ледяные цветы образуются несколькими способами. Один — вода из перенасыщенного влагой воздуха конденсируется в виде кристаллов на поверхности льда. Точно так же формируется иней. Другой способ – соленая вода поднимается по порам льда и на его поверхности вырастают кристаллы соли. Профессор Грей Уорстер (M. Grae Worster) и его коллега Роберт Стайл (Robert W. Style) из Института теоретической геофизики Кембриджского университета (Institute of Theoretical Geophysics, University of Cambridge, Великобритания) выяснили, что ни влага, ни соль тут ни при чем. Выполнив теоретические расчеты и проверив их в лабораторных условиях, они пришли к выводу, что для роста снежных цветов необходимы тонкий слой льда и большая разница между его температурой и температурой воздуха – хотя бы в 20°С. Поэтому теоретически ледяные цветы могут образовываться и в водоемах с пресной водой.
Как происходит «цветение»
Как напоминает профессор Уорстер, вода даже не на Северном полюсе часто попадает в такие условия, когда может сублимироваться. То есть переходить в газообразную форму из твердой минуя жидкую. Благодаря этому, кстати, высыхает белье на морозе. А если температура воздуха ниже -20°С, а поверхности льда — около 0°С, да при безветренной погоде, у самой поверхности льда формируется перенасыщенный влагой слой. И эта влага, соприкасаясь с холодным воздухом, резко охлаждается и снова конденсируется на поверхности льда, но уже в виде кристаллов. Через определенное время на кристаллах льда оседают соляные аэрозоли, поэтому содержание солей в ледяных цветах примерно в четыре раза больше, чем в морской воде. Откуда, собственно, и появилась «соляная» теория роста.
К сожалению, добавляет профессор Уорстер, ледяные цветы недолговечны. Они могут «расти» только на поверхности тонкого, молодого льда. Ведь как только толщина льда увеличивается, температура на его поверхности приближается к температуре воздуха и цветы просто исчезают. Кроме того, жизнь ледяных цветов поддерживается толщиной перенасыщенного влагой слоя. А эта величина и вовсе изменчива – ведь на нее влияет множество внешних факторов, например ветер.
Где скрыта опасность
Профессор Уорстер считает, что результаты их исследования помогут прогнозировать образование ледяных цветов. А этот процесс просто необходимо держать под контролем, считают авторы работы. По их данным, эти прекрасные творения природы не так безобидны, как может показаться на первый взгляд, и даже опасны. Они выделяют большое количество соединений брома, которые, по мнению ученых, могут разрушать озоновый слой нашей планеты. Правда, насколько опасны выделяемые количества для озонового экрана, авторы сказать пока затрудняются. Однако стоит учесть, что в Арктике становится все больше однолетних льдов. А так как ледяные цветы формируются именно на молодом, однолетнем льду, угрозу имеет смысл проверить.
Результаты исследований профессора Грея Уорстера и Роберта Стайла можно найти в журнале Geophysical Research Letters.