Брайникл (от англ. brine — рапа, раствор солей или морская вода и icicle — сосулька; также известен как «ледяной палец смерти», «солёная сосулька», «подводный сталактит») — это специфическая форма морского льда, которая образуется в полярных регионах при столкновении потока слабосолёной ледяной воды с более солёной океанской. Это явление напоминает подводную сосульку, которая растёт от поверхности льда ко дну, замораживая всё на своём пути.
История изучения
Впервые упоминания о брайниклах появились в 1960-х годах, а полноценное описание их формирования сделал в 1974 году океанограф Силье Мартин. Однако заснять процесс образования брайникла удалось только в 2011 году съёмочной группе BBC во время работы над сериалом «Замёрзшая планета» (Frozen Planet). Операторы Хью Миллер и Дуг Андерсон работали в водах возле архипелага Росса в Антарктиде, у подножия вулкана Эребус.
Механизм образования
Процесс начинается с замерзания морской воды. При этом соль вытесняется из кристаллической решётки льда, образуя в его толще каналы с чрезвычайно солёным и холодным рассолом. Температура этого рассола может опускаться до −20 °C, но из-за высокой концентрации соли он не замерзает.
Когда в морском льду образуется трещина, этот сверхплотный и ледяной рассол начинает опускаться ко дну. По мере погружения он контактирует с менее солёной и более «тёплой» морской водой. Этот контакт мгновенно замораживает окружающую воду, образуя вокруг струи рассола хрупкую ледяную трубку — брайникл. Он растёт вниз, подпитываемый непрерывным потоком рассола из верхнего слоя льда.
Условия формирования
Для образования брайникла необходимы определённые условия:
- постоянный приток экстрасолёной и очень холодной воды;
- окружающая вода должна быть гораздо менее солёной, чем рапа (солевой раствор внутри брайникла);
- небольшая глубина — если брайникл формируется над большой глубиной, он сломается под собственным весом;
- стабильный ледяной покров;
- низкая скорость течений.
Если солёность океанской воды вокруг брайникла слишком высока, её температура замерзания будет слишком низкой, чтобы сформировать достаточное для брайникла количество льда.
Характеристики
В начале своего существования брайникл очень хрупкий, а его стенки очень тонкие. Однако постоянный поток холодного рассола поддерживает его разрастание и не даёт расплавиться от контакта с менее холодной водой вокруг его каналов. При благоприятных условиях брайникл может достичь океанского дна. Его размер зависит от условий воды и льда наверху: чем медленнее движение воды и ниже температура, тем больше и крепче может вырасти брайникл.
Достигнув дна, брайникл продолжает расти, поскольку вода вокруг начинает замерзать. Лёд распространяется по склонам на дне, и процесс прекращается лишь тогда, когда доходит до низшей точки шельфа.
Последствия для экосистемы
На пути льда могут оказаться живые организмы — морские звёзды, ежи, офиуры и другие донные обитатели. Они попадают в ледяную ловушку и замерзают насмерть. По некоторым данным, за 15 минут после того, как брайникл коснулся дна, льдом может покрыться участок радиусом около трёх с половиной метров.
Однако экологи не считают брайниклы угрозой для экосистемы. Это естественный процесс, часть жизни полярных морей. Популяциях успевают восстанавливаться после воздействия брайниклов. К тому же лёд, образующийся на дне, несёт с собой соль и минералы, которые могут быть полезны для экосистемы в долгосрочной перспективе.
Для крупных животных (тюленей, китов) и людей брайниклы не представляют опасности.
Исследования и значение
Изучение брайниклов помогает учёным понять процессы, связанные с переохлаждением и ледообразованием. Это явление имеет значение не только для Земли, но и для исследований замёрзших спутников, таких как Европа и Энцелад, где возможны схожие условия.
В 2024 году группа исследователей под руководством Серхио Тестон-Мартинеса опубликовала результаты экспериментов по выращиванию брайниклов в искусственных условиях. Учёные использовали разные методы: от тонких кювет до больших трёхлитровых ёмкостей с искусственной морской водой. Оказалось, что для роста брайникла критически важны скорость подачи рассола и температура окружающей среды.
Некоторые учёные предполагают, что брайниклы могут создавать условия для зарождения жизни. В каналах с рассолом в морском льду есть крошечные замкнутые пространства, где химические вещества могут накапливаться, концентрироваться и вступать в интересные реакции.
Также изучение брайниклов важно для понимания климатических изменений, так как они связаны с температурными колебаниями и солёностью воды.