許多人可能看到過這樣的影像：海水中，一根冰柱持續(xù)向下生長，觸底后將海底凍結(jié)，而海底的冰面會持續(xù)向周圍蔓延，那些沒來得及逃脫的海星和海膽因此死亡。實際上，這并不是電腦做的影視特效，而是會在南極洲海域上演的真實情景，它被稱為“死亡冰指”。

數(shù)千萬年來，南極洲海域的冰層之下都有一個相對穩(wěn)定的環(huán)境，但這種穩(wěn)定隨時可能會被“死亡冰指”打破?？茖W家從20世紀60年代起，就已經(jīng)知道“死亡冰指”的存在，但是直到2011年才首次拍攝到它，并開始真正了解它形成的過程。

冰指的英文單詞是“brinicle”，它是由“brine”（鹽水）和“icicle”（冰柱）組成，其實這兩個單詞就已經(jīng)體現(xiàn)出它的成因了。

通常淡水結(jié)的冰是晶瑩剔透的，非常結(jié)實，內(nèi)部沒有太多氣泡。但海水結(jié)出的冰看起來卻一點都不透明，內(nèi)部是多孔狀的，就像海綿一樣。這是因為海水結(jié)冰的時候，溶解的鹽分和其他雜質(zhì)會從冰晶格中析出，在冰塊內(nèi)部留下許多縫隙。當南半球的冬季來臨，南極洲的海水就開始結(jié)冰，越來越多的鹽分被析出并滲透到周圍的海水中，導致周圍的海水鹽度和密度增加。海水的冰點（水結(jié)冰的溫度）又與鹽度息息相關(guān)——鹽度越高，結(jié)冰所需的溫度就越低。所以當南極洲的海水結(jié)冰并導致周圍海水鹽度增加時，就會讓這些高鹽度海水出現(xiàn)過冷卻不結(jié)冰的情況，通常的說法叫做“過冷鹽水”。

由于過冷鹽水比下方海水的密度更高，所以會下沉。如果它的溫度足夠低，當它下沉并與周圍的海水接觸時，周圍的海水就會被吸引，并且結(jié)冰，這就是“死亡冰指”形成的原因。

不過，形成一個穩(wěn)定且持續(xù)下沉的“死亡冰指”并不容易，需要滿足許多條件。

首先就是海水環(huán)境必須要相對平靜。“死亡冰指”其實是冰管，內(nèi)部并沒有結(jié)冰，但充滿了過冷鹽水，所以它的結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，如果海水在流動，鹽分很快就會溶解到周圍，而且冰也很難穩(wěn)定地積累起來。除此之外，“死亡冰指”表面的冰還要足夠厚，這樣才能夠自我維持“生長”狀態(tài)——不停析出鹽分和過冷鹽水，并不斷下沉，讓周圍海水繼續(xù)結(jié)冰。

如果一切條件允許的話，“死亡冰指”將會持續(xù)向下生長，每天生長數(shù)米，在海水不是很深的地方，它就會接觸海底，并讓海底結(jié)冰。

“死亡冰指”現(xiàn)象雖然比較罕見，然而一旦發(fā)生，就會威脅到海洋生物的生命和人類船只的航行。但我們也不必太過擔心，因為當海洋溫度上升時，“死亡冰指”就會逐漸融化，海洋又會恢復平靜。

（作者怪羅先生為科普類公眾號“怪羅”的主要編輯）

（編輯 朱杭琪）