Tại sao băng lại nổi lên trên mặt nước?

Brent Minchew, phó giáo sư địa vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết: “Băng trôi là một thực tế cơ bản của thế giới, thật khó để tưởng tượng thế giới sẽ như thế nào nếu không có nó”.

Nhưng bạn đã bao giờ dừng lại để nghĩ tại sao băng lại nổi trên mặt nước thay vì chìm xuống đáy chưa? Nó liên quan đến mật độ của nước.

Nước đá - trạng thái rắn của nước, nổi vì nó nhẹ hơn dạng lỏng. Ngược lại, hầu hết các chất khác trở nên đậm đặc hơn khi ở thể rắn.

Claire Parkinson, cựu nhà khí hậu học tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Maryland, nói với Live Science: “Nước là một chất rất bất thường”.

Khối băng nổi vì cấu trúc phân tử của chúng. Một phân tử nước (H2O) được tạo thành từ hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Các nguyên tử hydro và oxy chia sẻ các cặp electron, tạo thành liên kết cộng hóa trị. Điện tích dương của nguyên tử hydro bị hút vào nguyên tử oxy tích điện âm của một phân tử nước khác và liên kết hình thành giữa các phân tử này được gọi là liên kết hydro.

Minchew nói với Live Science khi nước đóng băng, các liên kết hydro này tạo thành mạng tinh thể. Hầu hết băng trên bề mặt Trái đất hình thành các tinh thể lục giác lặp lại. Minchew cho biết, có rất nhiều khoảng trống bên trong cấu trúc mạng này chứa đầy không khí, dẫn đến mật độ băng thấp hơn.

Đây là lý do tại sao các tảng băng trôi nổi trên đại dương, mặc dù chúng dày khoảng 100 đến 165 feet (30 đến 50 mét), theo Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia. Đó là một điều tốt, vì băng trôi cho phép sự sống phát triển bên dưới bề mặt đóng băng của hồ và đại dương. Parkinson cho biết, nếu băng chìm, đó sẽ là một vấn đề đối với các sinh vật biển và thủy sinh hiện đang sống trong môi trường sống dưới nước này.

Theo Đài quan sát Trái đất của NASA, băng biển, nổi trên bề mặt đại dương, cũng rất quan trọng đối với sự lưu thông của đại dương. Khi đóng băng, băng biển tiết ra muối và làm cho nước bên dưới nó cực kỳ mặn và đậm đặc. Minchew giải thích, lượng nước đậm đặc do băng biển tạo ra sẽ chìm xuống đáy đại dương và đẩy nước sâu lên bề mặt, giúp lưu thông nước biển trên toàn thế giới.

Thực tế là băng trôi có thể có tác động sâu sắc đến một số điểm bùng phát của biến đổi khí hậu. Dải băng Tây Nam Cực là phần mở rộng của băng kết nối với đất liền và là tác nhân lớn nhất góp phần làm mực nước biển dâng cao ở Nam Cực. Một nghiên cứu năm 2023 được công bố trên tạp chí Nature Climate Change dự đoán rằng các thềm băng nổi tạo nên Dải băng Tây Nam Cực sẽ giảm nhanh chóng trong thế kỷ tới khi các đại dương ấm lên làm tan chảy thềm băng từ bên dưới.

Minchew cho biết, đây là một phần phản hồi do sức nổi thúc đẩy của nhiệt độ đại dương khi mực nước biển dâng cao, "tất cả chỉ vì băng nổi".