Арктические реки стали оранжевыми: причины и последствия
Новое исследование Университета Умео демонстрирует, что лед способен растворять железо в минералах гораздо быстрее, нежели обычная жидкость. Данное открытие помогает разобраться, почему в условиях климатических изменений, сопровождающихся таянием вечной мерзлоты, многие арктические реки окрашиваются в характерный ржаво-оранжевый оттенок, пишет ScienceDaily.
Проведенные эксперименты выявили, что при температуре минус 10 градусов Цельсия лед выделяет значительно больше железа из распространенных минералов, чем жидкая вода при 4 градусах тепла. Наблюдение противоречит популярному мнению о том, что заморозка снижает скорость химических процессов.
«Это может показаться нелогичным, но лед — это не пассивный замороженный блок. При замерзании формируются крошечные карманы жидкости внутри структуры льда, действующие подобно химическим реакторам. Внутри этих полостей вещества скапливаются и достигают экстремально высоких уровней кислотности, позволяя взаимодействовать с железосодержащими соединениями даже при низких температурах вплоть до минус 30 градусов Цельсия», — поясняет Жан-Франсуа Буали, профессор Университета Умео и один из авторов научной работы.
Ученые изучили гетит — распространенный минерал оксида железа — вместе с встречающейся в природе органической кислотой. В рамках специализированных тестов они использовали новейшую технику микроскопирования. Оказалось, что многократные циклы замораживания и разморозки существенно ускоряют процесс растворения железа. Во время фазовых переходов ледяной массы наружу выделяются накопленные ранее в структуре льда органические компоненты, активизируя дополнительные химические процессы. Значительное влияние оказывает уровень солености среды. Пресноводные и слабосоленые растворы усиливают эффект растворения, тогда как морские воды способны затормозить его.
Выявленные закономерности наиболее характерны для кислых условий, таких как шахтные водоотливы, замороженная пыль в атмосфере, кислые сульфатные почвы вдоль побережья Балтийского моря или любые кислые мерзлые среды, где железосодержащие минералы взаимодействуют с органическими веществами. Сейчас группа ученых пытается выяснить, распространяется ли подобный механизм на все типы льдов, обогащенных железом.
«Под влиянием климатического потепления частота чередования периодов замерзания и оттепели возрастает. Каждый новый цикл способствует вымыванию железа из грунта и вечномерзлого слоя в водоемы, что способно оказать значительное воздействие на состояние водных ресурсов и функционирование экосистем в масштабах огромных территорий», — заключают авторы исследования.
Ранее ученые выяснили, при каких условиях лед демонстрирует феномен флексоэлектричества — способность материала вырабатывать электрический ток при деформации.
