За несколько часов она может достичь дна
На этой фотографии меня сначала смутило направление.
Сосульки я видела сотни раз. Они растут вниз, когда вода стекает с крыши и постепенно замерзает.
Но здесь никакой крыши нет.
И воздуха тоже нет.
Над фотографом - толстый слой морского льда.
Вокруг - вода.
А из нижней поверхности льда действительно тянется вниз длинная белая трубка, похожая то ли на сосульку, то ли на корень какого-то странного растения.
Она растёт прямо внутри океана.
И это не редкий кадр с необычно замёрзшим куском льда.
Такой феномен действительно существует.
Его называют brinicle - слово составлено из английских brine («рассол») и icicle («сосулька»).
По-русски можно встретить названия «рассольная сосулька», «ледяной сталактит» или просто бриникл.
И самое странное здесь даже не его форма.
Чтобы понять, насколько необычно всё происходящее, достаточно одного вопроса:
как вода может замерзать внутри другой воды?
Всё начинается наверху
Я сначала представляла морской лёд примерно так же, как лёд в морозилке.
Замёрзла солёная вода — получился солёный кусок льда.
Но морская вода ведёт себя интереснее.
Когда она начинает замерзать, кристаллическая структура льда принимает в основном молекулы воды, а значительная часть соли остаётся за его пределами.
В результате внутри формирующегося морского льда возникают маленькие каналы и карманы с очень солёной жидкостью - рассолом.
Smithsonian сравнивает молодой морской лёд скорее с губкой, пронизанной рассолом, чем с однородным твёрдым куском.
Но дальше происходит самое интересное.
Этот рассол становится одновременно очень холодным и очень солёным.
А значит — более плотным, чем вода вокруг.
И начинает опускаться вниз.
Холодная струя начинает строить вокруг себя стену
Представьте тонкую струю очень холодного рассола, которая выходит из канала во льду и медленно опускается в океан.
Она холоднее окружающей морской воды.
Поэтому вода непосредственно вокруг струи начинает замерзать.
Но сама струя продолжает двигаться вниз.
Лёд образуется вокруг неё.
Получается полая ледяная трубка.
Чем дольше течёт рассол, тем длиннее становится эта трубка.
Она словно строит сама себя сверху вниз.
Именно поэтому бриникл выглядит как сосулька.
Только обычная сосулька растёт в воздухе.
А эта под водой.
Когда я это поняла, фотография стала выглядеть ещё страннее.
Потому что внутри белой ледяной оболочки продолжает течь жидкость.
Фактически перед нами своеобразная труба из льда, по которой движется ледяной рассол.
А растёт она довольно быстро
Вот этого я вообще не ожидала.
Такое образование не обязательно формируется неделями или месяцами.
Когда съёмочная группа BBC снимала бриникл возле острова Литл-Рейзорбэк в Антарктике для Frozen Planet, наблюдавшаяся структура сформировалась примерно за пять-шесть часов.
Операторы использовали таймлапс, чтобы впервые показать весь процесс роста.
То есть утром подо льдом может быть только небольшое образование.
А через несколько часов вниз уже тянется длинный ледяной столб.
И здесь возникает следующий вопрос.
Что произойдёт, если воды подо льдом недостаточно глубоки и сосулька доберётся до самого дна?
Оказывается, на этом процесс не заканчивается.
Достигнув дна, лёд начинает двигаться в сторону
Разумеется, сама ледяная трубка никуда не ползёт.
Продолжает двигаться холодный рассол внутри неё.
Когда он достигает морского дна, ему уже некуда опускаться.
Он начинает растекаться по поверхности.
И вода вокруг этого потока снова замерзает.
В результате от основания бриникла по дну может постепенно расходиться тонкая ледяная дорожка. Smithsonian описывает именно такой процесс: очень холодный плотный рассол доходит до дна и создаёт слой льда вокруг себя.
На ускоренной съёмке это выглядит почти неправдоподобно.
Сначала из потолка появляется маленькая белая нить.
Она становится длиннее.
Касается дна.
А затем от неё начинает расползаться лёд.
Но мне гораздо интереснее было понять другое.
Почему при всём этом не замерзает весь океан вокруг?
Потому что морская вода может оставаться жидкой ниже нуля
Здесь работает знакомая вещь, о которой мы обычно вспоминаем зимой, когда дороги посыпают солью.
Соль понижает температуру замерзания воды.
Обычная пресная вода замерзает примерно при 0 °C.
Морская при более низкой температуре, около −1,9 °C при типичной океанической солёности.
А концентрированный рассол внутри морского льда может оставаться жидким при ещё более низкой температуре.
Поэтому получается необычная ситуация:
внутри бриникла течёт очень холодная жидкость, а чуть дальше от неё находится жидкая морская вода.
И только узкий слой между ними превращается в лёд.
Именно этот баланс и позволяет существовать всей конструкции.
Мне кажется, в этот момент слово «сосулька» начинает только мешать.
Потому что на самом деле перед нами гораздо более необычная система.
Есть резервуар холодного рассола наверху.
Есть поток вниз.
Есть ледяные стенки вокруг него.
И всё это существует внутри океана.
Причём долгое время почти никто не видел, как это происходит
О существовании подобных ледяных образований учёные знали раньше.
Но одно дело - увидеть готовую структуру.
И совсем другое - наблюдать момент её появления.
Именно поэтому съёмки BBC в 2011 году стали настолько известными: команде удалось установить камеры под антарктическим льдом и снять рост бриникла в таймлапсе.
Условия для съёмки были, мягко говоря, неудобными.
Вода около места работы была примерно −2 °C, сверху находился морской лёд, а само образование могло возникнуть и вырасти довольно быстро.
Оператору пришлось буквально угадывать момент, когда условия снова станут подходящими.
И вот это фото я бы обязательно поставила ближе к концу.
Потому что без человека очень трудно почувствовать масштаб.
Кажется, будто мы рассматриваем маленькую сосульку в аквариуме.
А затем рядом появляется дайвер - и становится понятно, что это полноценная подводная ледяная конструкция.
Но у этой истории есть ещё один неожиданный поворот
Бриниклы интересуют исследователей не только как красивый полярный феномен.
Существуют научные работы, авторы которых рассматривают солевые каналы морского льда как любопытную среду для химических процессов и обсуждают, могли ли подобные структуры иметь значение для очень ранних этапов возникновения жизни.
Это гипотеза, а не доказанный сценарий появления жизни на Земле.
Но сама идея интересна: внутри морского льда одновременно возникают поверхности, перепады концентраций веществ и химически необычная среда - всё то, что может способствовать сложным реакциям.
Получается удивительная смена масштаба.
Сначала перед нами просто странная подводная сосулька.
Потом выясняется, что это трубка с движущимся внутри рассолом.
Потом - что она способна самостоятельно «достроиться» до морского дна.
А затем оказывается, что подобные структуры интересны даже исследователям происхождения жизни.
И всё это начинается с одной совершенно обычной вещи:
морская вода замерзает.
Наверное, поэтому мне так нравятся такие фотографии.
В них нет фотомонтажа.
Нет какого-то неизвестного вещества.
Нет нарушения законов физики.
Наоборот.
Это и есть законы физики - просто собранные в комбинацию, которую мы почти никогда не видим.
И после объяснения кадр почему-то не становится менее удивительным.
У меня даже наоборот.
Теперь я смотрю на эту ледяную трубку и понимаю, что внутри неё действительно течёт жидкость.
И от этого она кажется ещё более невозможной.
А если бы вы увидели первое фото без подписи - что бы решили, что перед вами? Обычная сосулька, замёрзший поток или вообще не поняли бы, как лёд оказался под водой?
В «Архиве Х» я собираю реальные явления, места и эксперименты, где фотография сначала вызывает одно объяснение — а настоящее оказывается совсем другим.
Если вам нравится такое чувство «подождите… а как это вообще возможно?» — подписывайтесь. Здесь мы как раз это и выясняем.