برينيكل

البرينكل ( الجليد الملحي ، المعروف أيضًا باسم الصواعد الجليدية ) عبارة عن أنبوب جليدي مجوف ينمو إلى الأسفل ويحيط بعمود من المحلول الملحي المتساقط الذي يتشكل تحت الجليد البحري المتطور .

عندما يتجمد ماء البحر في المحيط القطبي، تندفع محاليل ملحية مركزة من الجليد البحري، مُحدثةً تدفقًا هابطًا من المياه المالحة الكثيفة شديدة البرودة، ذات درجة تجمد أقل من المياه المحيطة. وعندما تتلامس هذه الكتلة مع مياه المحيط المجاورة، تتسبب درجة حرارتها المنخفضة للغاية في تكوّن الجليد فورًا حولها. وهذا يُشكّل ما يُعرف بالصواعد الجليدية المجوفة ، أو ما يُسمى بالجليد الجليدي المُتجمّد .

يُحدث تكوّن الجليد من الماء المالح تغييرات ملحوظة في تركيب المياه غير المتجمدة المجاورة. فعندما يتجمد الماء، تُستبعد معظم الشوائب من بلورات الماء؛ حتى أن الجليد الناتج عن مياه البحر يكون عذبًا نسبيًا مقارنةً بمياه البحر التي تكوّن منها. ونتيجةً لدفع الشوائب إلى الخارج (مثل الملح والأيونات الأخرى)، يصبح جليد البحر مساميًا للغاية وإسفنجيًا، وهو يختلف تمامًا عن الجليد الصلب الناتج عن تجمّد الماء العذب.

عندما يتجمد ماء البحر ويُدفع الملح خارج شبكة بلورات الجليد النقية ، يصبح الماء المحيط أكثر ملوحةً مع تسرب المحلول الملحي المركز. يؤدي ذلك إلى خفض درجة تجمده وزيادة كثافته . يسمح انخفاض درجة التجمد لهذا الماء المحيط الغني بالمحلول الملحي بالبقاء سائلاً وعدم التجمد فوراً. وتتسبب زيادة الكثافة في غرق هذه الطبقة. ^{[ 1 ]} تتشكل أنفاق دقيقة تُسمى قنوات المحلول الملحي في جميع أنحاء الجليد مع غرق هذا الماء شديد الملوحة وشديد التبريد بعيداً عن الماء النقي المتجمد. وهكذا تُهيأ الظروف لتكوين طبقة من الجليد المملح.

عندما يصل هذا الماء المالح فائق التبريد إلى مياه البحر غير المتجمدة أسفل الجليد، فإنه يتسبب في تكوّن المزيد من الجليد. ينتقل الماء من المناطق ذات التركيز العالي إلى المناطق ذات التركيز المنخفض. ولأن المحلول الملحي يحتوي على تركيز أقل من الماء، فإنه يجذب الماء المحيط به. ^{[ 2 ]} وبسبب انخفاض درجة حرارة المحلول الملحي، يتجمد الماء الذي تم جذبه حديثًا. إذا كانت قنوات المحلول الملحي موزعة بشكل متساوٍ نسبيًا، فإن طبقة الجليد تنمو إلى الأسفل بشكل متساوٍ. أما إذا تركزت قنوات المحلول الملحي في منطقة صغيرة واحدة، فإن التدفق الهابط للمحلول الملحي البارد (الذي أصبح الآن غنيًا جدًا بالملح لدرجة أنه لا يمكنه التجمد عند درجة تجمده الطبيعية) يبدأ بالتفاعل مع مياه البحر غير المتجمدة كتيار. وكما يرتفع الهواء الساخن من النار على شكل عمود، فإن هذا الماء البارد الكثيف يهبط على شكل عمود. وتبدأ حوافه الخارجية بتكوين طبقة من الجليد مع تجمد الماء المحيط به، الذي يبرده هذا التيار إلى ما دون درجة تجمده. لقد تشكلت الآن طبقة من الجليد تشبه "مدخنة" مقلوبة من الجليد تحيط بتدفق هابط من هذه المياه فائقة التبريد وفائقة الملوحة .

عندما يصبح الجليد المتراكم سميكًا بما يكفي، يصبح مكتفيًا ذاتيًا. ومع تراكم الجليد حول تيار الماء البارد المتدفق للأسفل، تتشكل طبقة عازلة تمنع الماء البارد المالح من الانتشار والتسخين . ونتيجة لذلك، ينمو الغلاف الجليدي المحيط بالتيار إلى الأسفل مع التدفق . تبقى درجة حرارة الجدار الداخلي للجليد المتراكم ضمن منحنى التجمد المحدد بالملوحة، لذا مع نمو الجليد المتراكم ودخول نقص درجة حرارة المحلول الملحي في نمو الجليد، يذوب الجدار الداخلي لتخفيف وتبريد المحلول الملحي المجاور إلى درجة تجمده. ^{[ 3 ]} يشبه الأمر جليدًا مقلوبًا؛ فبدلًا من أن يُجمد الهواء البارد الماء السائل في طبقات، يُجمد الماء البارد المتدفق الماء المحيط، مما يُمكّنه من النزول إلى أعماق أكبر. ومع حدوث ذلك، يُكوّن المزيد من الجليد، ويزداد طول الجليد المتراكم.

يتحدد حجم البرينكل بعمق الماء، ونمو الجليد البحري الذي يغذي تدفقه، والماء المحيط به. في عام 2011، تم تصوير عملية تكوين البرينكل لأول مرة. ^{[ 4 ]} وقد تأكد أن ملوحة الماء السائل داخل البرينكل تتغير تبعًا لدرجة حرارة الهواء. فكلما انخفضت درجة الحرارة، زاد تركيز المحلول الملحي. في يناير 2014، سُجل على طول ساحل البحر الأبيض أن ملوحة المحلول الملحي تراوحت بين 30 و35 وحدة ملوحة عملية ( psu) عند درجة حرارة هواء بلغت -1  درجة مئوية، بينما بلغت ملوحة البحر 28 وحدة ملوحة عملية. وعندما انخفضت درجة الحرارة إلى -12 درجة مئوية، ارتفعت ملوحة المحلول الملحي إلى ما بين 120 و156 وحدة ملوحة عملية. ^{[ 5 ]} 

عند تكوّنها، تشبه كتلة الجليد المتجمدة أنبوبًا جليديًا يمتد من أسفل طبقة من الجليد البحري. ويحتوي هذا الأنبوب على مياه شديدة البرودة والملوحة ناتجة عن نمو الجليد البحري في الأعلى، وتتراكم عبر قنوات المحلول الملحي. في البداية، تكون كتل الجليد المتجمدة هشة للغاية، وجدرانها رقيقة، لكن التدفق المستمر للمحلول الملحي البارد يدعم نموها ويمنع ذوبانها الذي قد يحدث نتيجة ملامستها للمياه المحيطة الأقل برودة. ومع تراكم الجليد وازدياد سمك الجدران، تصبح كتل الجليد المتجمدة أكثر استقرارًا.

يمكن لقطعة الجليد الجليدية، في ظل ظروف معينة، أن تصل إلى قاع البحر . وللقيام بذلك، يجب أن يستمر تدفق المحلول الملحي شديد البرودة من الجليد البحري العلوي، وأن تكون المياه المحيطة أقل ملوحة بكثير من المحلول الملحي، وألا يكون عمق الماء كبيرًا، وأن يكون الجليد البحري العلوي ساكنًا، وأن تكون التيارات في المنطقة ضئيلة أو معدومة. إذا كانت المياه المحيطة شديدة الملوحة، فستكون درجة تجمدها منخفضة جدًا بحيث لا تسمح بتكوين كمية كبيرة من الجليد حول عمود المحلول الملحي . إذا كان الماء عميقًا جدًا، فمن المرجح أن تنفصل قطعة الجليد الجليدية تحت وطأة وزنها قبل أن تصل إلى قاع البحر. إذا كان الجليد البحري متحركًا أو كانت التيارات قوية جدًا، فسيؤدي الإجهاد إلى كسر قطعة الجليد الجليدية.

في ظل الظروف المناسبة، بما في ذلك تضاريس قاع المحيط الملائمة، قد تتشكل بركة من المحلول الملحي . ومع ذلك، وعلى عكس برك المحلول الملحي التي تتشكل بفعل التسربات الباردة ، فمن المرجح أن تكون برك المحلول الملحي الناتجة عن حشرات البرينكل عابرة للغاية، حيث سينقطع إمداد المحلول الملحي في نهاية المطاف.

عند وصولها إلى قاع البحر، ستستمر المياه المتجمدة في التراكم مع تجمد المياه المحيطة. ستتحرك المياه المذابة على طول قاع البحر في اتجاه منحدر حتى تصل إلى أدنى نقطة ممكنة، حيث ستتجمع. يمكن لأي كائنات بحرية تعيش في القاع، بما في ذلك نجم البحر وقنافذ البحر ، أن تُحاصر في هذه الشبكة المتوسعة من الجليد وتُحاصر، لتتجمد في النهاية حتى الموت.

عُرفت ظاهرة البرينكل منذ ستينيات القرن العشرين. وقد اقترح عالم المحيطات الأمريكي سيلي مارتن النموذج المقبول عمومًا لتكوينها عام 1974. ^{[ 3 ]} تم تصوير عملية تكوين البرينكل لأول مرة عام 2011 من قِبل المنتجة كاثرين جيفز والمصورين هيو ميلر ودوغ أندرسون لصالح سلسلة " الكوكب المتجمد" التي أنتجتها هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) . ^{[ 4 ]} طُوّر أول نموذج عددي لتكوين البرينكل عام 2023 من قِبل باحثين في الجامعة الوطنية الكولومبية بالتعاون مع مختبر لورانس ليفرمور الوطني . ^{[ 6 ]}

• "إصبع الموت" الذي يُجمّد كل ما يلمسه على يوتيوب . بي بي سي إيرث | قائمة تشغيل فصول الأرض الرائعة على يوتيوب .
• رحلة أتينبورو القطبية: التقنيات التي جعلت فيلم "الكوكب المتجمد" ممكناً
• نمذجة ومحاكاة تكوين البرينكل