Морський лід здається суцільною замерзлою масою, але насправді він набагато складніший. Усередині нього існує ціла мережа мікроскопічних порожнин і каналів, заповнених солоною рідиною. І саме те, чи з’єднані ці канали між собою, визначає, як поводиться лід — від обміну газами до швидкості танення.
Нове дослідження вчених з University of Utah показує, що ця «внутрішня архітектура» льоду має значно більший вплив, ніж вважалося раніше. Вона контролює рух води, поживних речовин і навіть газів, що безпосередньо впливає як на полярні екосистеми, так і на кліматичні процеси.
Лід буває різним
Не весь морський лід однаковий. Дослідники порівняли два основні типи: так званий колонковий лід, який має більш впорядковану структуру кристалів, і гранульований — більш хаотичний та «зернистий».
Виявилося, що різниця між ними принципова. У колонковому льоді рідина починає рухатися вже тоді, коли її об’єм становить приблизно 5%. А от у гранульованому льоді цей поріг майже вдвічі вищий — близько 10%.
На перший погляд це дрібниця, але на практиці це означає, що гранульований лід значно довше залишається «закритою системою», не пропускаючи рідину. І лише при значно більшій кількості солоної води всередині він стає проникним.
Чому це важливо для життя
Ці відмінності безпосередньо впливають на життя в океані. Усередині льоду мешкають мікроскопічні водорості та інші організми, які залежать від доступу до поживних речовин.
Якщо канали відкриті — поживні речовини можуть циркулювати. Якщо ж ні — життя буквально опиняється «в ізоляції». У гранульованому льоді такі умови значно жорсткіші, що ускладнює виживання для бактерій, водоростей та інших мікроорганізмів. Крім того, через ці ж канали відбувається обмін газами між океаном і атмосферою. Тому структура льоду впливає навіть на глобальні процеси, пов’язані з кліматом.
Клімат змінює сам лід
Цікаво, що зі зміною клімату змінюється і сам тип морського льоду. Він стає тоншим, молодшим і дедалі частіше — саме гранульованим. А це означає, що його внутрішня «система каналів» теж змінюється. І ці зміни можуть мати ефект доміно. Наприклад, якщо лід погано пропускає воду, тала вода затримується на поверхні у вигляді калюж.
Більше води — більше тепла
Такі водойми на поверхні льоду мають серйозні наслідки. Білий лід добре відбиває сонячне світло, тоді як темна вода, навпаки, поглинає тепло. Чим більше таких калюж — тим швидше нагрівається поверхня. У результаті це може створювати замкнене коло: більше води — більше тепла — швидше танення льоду.
Невидимі процеси з великими наслідками
Ще один важливий момент — рух газів, зокрема CO₂. У щільнішому гранульованому льоді газам складніше проходити крізь структуру, що може змінювати баланс між океаном і атмосферою. Це також впливає на мікроорганізми, для яких обмін газів є критично важливим.
Маленькі деталі, великі зміни
Дослідження показує, що навіть такі «дрібниці», як мікроскопічна структура льоду, можуть визначати долю великих природних процесів. Від життя мікроорганізмів до швидкості танення полярних льодів — усе це пов’язано. У світі, де клімат швидко змінюється, важливо розуміти не лише масштаби змін, а й їхню природу. Іноді саме невидимі процеси відіграють вирішальну роль. Дослідження опубліковане в журналі Scientific Reports.