Wat is er koeler dan koel zijn? Pekel-koud.

Wanneer zoutrijk water uit zee-ijs lekt, zinkt het in zee en kan het af en toe een griezelige vinger van ijs vormen, een pekelpartikel. Nieuw onderzoek verklaart hoe deze vreemde vingers van ijs zich vormen en hoe het zoute water in zee-ijs een uitstekende omgeving kan zijn geweest waarin leven kan zijn geëvolueerd.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Langmuir van de American Chemical Society, suggereert dat brinicles zich op dezelfde manier vormen als hydrothermale openingen, behalve in omgekeerde richting. Hydrothermale openingen zijn torens met stekels op de oceaanbodem waar kokend, chemisch-rijk water uit de zeebodem stroomt.

Het proces van pekelbolletjes-vorming gaat als volgt: Wanneer zee-ijs bevriest in het Noordpoolgebied en Antarctica, wordt het zout en andere ionen in het water uitgesloten van de waterkristallen, zei studie auteur Bruno Escribano, een onderzoeker aan het Baskisch Centrum voor Toegepaste Wiskunde in Baskenland in het noorden van Spanje. Deze zout-zware pekel hoopt zich op in breuken en compartimenten binnen het zee-ijs.

Onvermijdelijk scheurt het zee-ijs echter, en lekt de pekel naar buiten. De pekel zelf is kouder dan het vriespunt van zeewater, omdat zoutrijk water bij lagere temperaturen bevriest (vandaar de reden waarom mensen in de winter zout op ijzige trottoirs leggen, zodat het ijs vloeibaar kan blijven wanneer het onder het vriespunt is), vertelde Escribano aan OurAmazingPlanet.

Omdat de concentratie van water in de pekel lager is dan die in de oceaan – en water beweegt van hoge naar lage concentraties, via osmose – wordt water aangetrokken door de pekel. Maar de pekel is zo koud dat het water bevriest en een aflopende buis van ijs vormt, aldus Escribano.

Hydrothermische openingen vormen zich op een analoge manier: Ion-rijk heet water wordt uit de zeebodem verdreven en begint dan op te lossen, waarbij een poreuze schil van metaal wordt gevormd die zich naar boven uitstrekt. Water stroomt dan naar binnen, bewegend van hoge naar lage concentratie, waardoor het membraan scheurt en meer metaal-rijk water naar buiten spuit, de buis verlengt en het proces herhaalt.

Beiden zijn voorbeelden van “chemische tuinen,” een type chemisch proces en de naam van een veel voorkomend experiment in scheikundesets dat volgens dezelfde principes werkt en buizen van kristallen vormt die plantachtige vormen maken, zei Escribano.

Rijke compartimenten van het zee-ijs hebben enkele eigenschappen die het ontstaan van leven zouden kunnen hebben geholpen, zei Escribano. “Binnen deze compartimenten in het ijs, heb je een hoge concentratie van chemische verbindingen, en je hebt ook lipiden, vetten, die de binnenkant van het compartiment bedekken,” zei hij. “Deze kunnen fungeren als een primitief membraan – een van de voorwaarden voor leven.” Ze bevatten ook een mengsel van zure en basische componenten die energie kunnen leveren die nodig is om complexere moleculen te vormen, misschien zelfs DNA, zei hij.