What’s cooler than being cool? Suolapitoinen kylmyys.

Kun suolapitoista vettä vuotaa merijäästä, se vajoaa mereen ja voi toisinaan muodostaa aavemaisen jään sormen, jota kutsutaan brinikkeliksi. Uusi tutkimus selittää, miten nämä oudot jääsormet muodostuvat ja miten merijäässä oleva suolainen vesi on voinut olla ensisijainen ympäristö, jossa elämä on saattanut kehittyä.

Amerikkalaisen kemian seuran Langmuir-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa esitetään, että brinikkelit muodostuvat samalla tavalla kuin hydrotermiset aukot, mutta päinvastoin. Hydrotermiset purkausaukot ovat piikkimäisen näköisiä torneja meren pohjassa, joissa kiehuva, kemikaalipitoinen vesi virtaa ulos merenpohjasta.

Brinicleiden muodostumisprosessi menee näin: Kun merijää jäätyy Arktiksella ja Etelämantereella, vedessä oleva suola ja muut ionit sulkeutuvat vesikiteiden ulkopuolelle, sanoo tutkimuksen tekijä Bruno Escribano, tutkija Baskimaan sovelletun matematiikan keskuksesta Baskimaassa Pohjois-Espanjassa. Tämä suolapitoinen suolavesi kerääntyy murtumiin ja lokeroihin merijään sisällä.

Väistämättä merijää kuitenkin halkeilee, ja suolavesi vuotaa ulos. Itse suolavesi on kylmempää kuin meriveden jäätymispiste, sillä suolapitoista vettä jäätyy alhaisemmissa lämpötiloissa (tästä syystä ihmiset laittavat talvella suolaa jäisille jalkakäytäville, jotta jää pysyy nestemäisenä, kun se on pakkasen alapuolella), Escribano kertoi OurAmazingPlanetille.

Koska suolaveden vesipitoisuus on alhaisempi kuin valtameressä – ja vesi liikkuu korkeista pitoisuuksista matalampiin pitoisuuksiin osmoosin välityksellä – vesi vetää vettä puoleensa suolaveteen. Mutta suolavesi on niin kylmää, että vesi jäätyy muodostaen alaspäin laskeutuvan jääputken, Escribano sanoi.

Hydrotermiset aukot muodostuvat vastaavalla menetelmällä: Ionipitoinen kuuma vesi purkautuu merenpohjasta ja alkaa sitten liueta muodostaen huokoisen metallikuoren, joka ulottuu ylöspäin. Vesi syöksyy sitten sisään ja siirtyy korkeasta pitoisuudesta matalaan, jolloin kalvo repeää ja lisää metallipitoista vettä pursuaa ulos, mikä pidentää putkea ja toistaa prosessin.

Kumpikin on esimerkki ”kemiallisesta puutarhasta”, joka on eräänlainen kemiallinen prosessi ja nimi kemian sarjoissa yleisesti käytetylle kokeelle, joka toimii samoilla periaatteilla ja muodostaa kiteistä putkia, jotka muodostavat kasvien kaltaisia muotoja, Escribano sanoi.

Merijään sisällä olevissa, rikkaissa kiteissä olevissa lokeroissa on joitain sellaisia ominaisuuksia, jotka olisivat voineet edesauttaa elämän syntymistä, Escribano sanoi. ”Näiden jään sisällä olevien lokeroiden sisällä on korkea pitoisuus kemiallisia yhdisteitä, ja siellä on myös lipidejä, rasvoja, jotka päällystävät lokeron sisäpuolta”, hän sanoi. ”Nämä voivat toimia alkeellisena kalvona – yhtenä elämän kannalta välttämättömänä edellytyksenä.” Ne sisältävät myös happamien ja emäksisten komponenttien sekoitusta, joka voisi tarjota energiaa, jota tarvitaan monimutkaisempien molekyylien, ehkä jopa DNA:n, muodostamiseen, hän sanoi.