Una brinícula ( carámbano de salmuera , también conocida como estalactita de hielo ) es un tubo de hielo hueco que crece hacia abajo y que encierra una columna de salmuera descendente que se forma debajo del hielo marino en desarrollo .
A medida que el agua de mar se congela en el océano polar, los concentrados de salmuera son expulsados del hielo marino creando un flujo descendente de agua densa, extremadamente fría y salina , con un punto de congelación más bajo que el agua circundante. Cuando esta columna entra en contacto con el agua del océano vecino, su temperatura extremadamente baja hace que se forme hielo instantáneamente alrededor del flujo. Esto crea una estalactita hueca o carámbano conocida como brinicle.
La formación de hielo a partir de agua salada produce cambios marcados en la composición del agua no congelada cercana. Cuando el agua se congela, la mayoría de las impurezas quedan excluidas de los cristales de agua; Incluso el hielo del agua de mar es relativamente fresco en comparación con el agua de mar a partir de la cual se forma. Como resultado de expulsar las impurezas (como la sal y otros iones), el hielo marino es muy poroso y parecido a una esponja, muy diferente del hielo sólido que se produce cuando el agua dulce se congela.
A medida que el agua de mar se congela y la sal sale de la red cristalina de hielo puro , el agua circundante se vuelve más salina a medida que se escapa salmuera concentrada. Esto reduce su temperatura de congelación y aumenta su densidad . Reducir la temperatura de congelación permite que el agua rica en salmuera circundante permanezca líquida y no se congele inmediatamente. El aumento de densidad hace que esta capa se hunda. [1] Se crean pequeños túneles llamados canales de salmuera a lo largo de todo el hielo a medida que esta agua supersalina y sobreenfriada se hunde lejos del agua pura congelada. El escenario ya está preparado para la creación de una brinícula.
A medida que esta agua salina sobreenfriada llegue al agua de mar no congelada debajo del hielo, provocará la creación de hielo adicional. El agua pasa de concentraciones altas a bajas. Debido a que la salmuera posee una menor concentración de agua, atrae el agua circundante. [2] Debido a la fría temperatura de la salmuera, el agua recién atraída se congela. Si los canales de salmuera están distribuidos de manera relativamente uniforme, la capa de hielo crece uniformemente hacia abajo. Sin embargo, si los canales de salmuera se concentran en un área pequeña, el flujo descendente de la salmuera fría (ahora tan rica en sal que no puede congelarse en su punto de congelación normal) comienza a interactuar con el agua de mar no congelada como un flujo. Así como el aire caliente de un incendio se eleva como una columna, esta agua fría y densa se hunde como una columna. Sus bordes exteriores comienzan a acumular una capa de hielo a medida que el agua circundante, enfriada por este chorro hasta por debajo de su punto de congelación, se congela. Ahora se ha formado una brinícula, que se asemeja a una "chimenea" invertida de hielo que encierra un flujo descendente de esta agua superenfriada y supersalinizada.
Cuando la brinícula se vuelve lo suficientemente espesa, se vuelve autosostenible. A medida que el hielo se acumula alrededor del chorro frío que fluye hacia abajo, forma una capa aislante que evita que el agua fría y salina se difunda y se caliente . Como resultado, la capa de hielo que rodea el chorro crece hacia abajo con el flujo. La temperatura de la pared interior de la estalactita permanece en la curva de congelación determinada por la salinidad, de modo que a medida que la estalactita crece y el déficit de temperatura de la salmuera se transforma en hielo, la pared interior se derrite para diluir y enfriar la salmuera adyacente hasta su punto de congelación. punto. [3] Es como un carámbano al revés; En lugar de que el aire frío congele el agua líquida en capas, el agua fría que corre hacia abajo congela el agua circundante, permitiéndole descender aún más profundamente. Al hacerlo, crea más hielo y la brinícula se alarga.
El tamaño de una brinícula está limitado por la profundidad del agua, el crecimiento del hielo marino suprayacente que alimenta su flujo y el agua misma que la rodea. En 2011 se filmó por primera vez la formación de brinículas. [4] Se ha confirmado que la salinidad del agua líquida dentro del brinicle varía dependiendo de la temperatura del aire. Cuanto menor sea la temperatura, mayor será la concentración de salmuera. En enero de 2014, a lo largo de la costa del Mar Blanco se registró que a una temperatura del aire de -1 °C la salinidad de la salmuera estaba entre 30 y 35 psu , mientras que la salinidad en el mar era de 28 psu. Cuando la temperatura era de -12 °C, la salinidad de la salmuera aumentaba entre 120 y 156 psu. [5]
En el momento de su creación, una brinícula se asemeja a un tubo de hielo que se extiende desde la parte inferior de una capa de hielo marino. Dentro de la tubería hay agua extremadamente fría y salada producida por el crecimiento del hielo marino encima, acumulada a través de canales de salmuera. Al principio, las brinículas son muy frágiles, las paredes son delgadas, pero el flujo constante de salmuera más fría sostiene el crecimiento de las brinículas y dificulta su fusión que sería causada por el contacto con el agua circundante menos fría. A medida que el hielo se acumula y las paredes se vuelven más gruesas, las brinículas se vuelven más estables.
Una brinícula puede, en las condiciones adecuadas, llegar hasta el fondo marino . Para ello, la salmuera superfría de la capa de hielo debe seguir fluyendo, el agua circundante debe ser significativamente menos salina que la salmuera, el agua no puede ser muy profunda, la capa de hielo marino debe estar en calma y las corrientes en el área debe ser mínimo o quieto. Si el agua circundante es demasiado salina, su punto de congelación será demasiado bajo para crear una cantidad significativa de hielo alrededor de la columna de salmuera . Si el agua es demasiado profunda, es probable que la brinícula se suelte por su propio peso antes de llegar al fondo marino. Si la bolsa de hielo es móvil o las corrientes son demasiado fuertes, la tensión romperá la brinícula.
En las condiciones adecuadas, incluida una topografía favorable del fondo del océano, se puede crear un charco de salmuera . Sin embargo, a diferencia de los charcos de salmuera creados por filtraciones frías , es probable que los charcos de salmuera brinicle sean muy transitorios ya que el suministro de salmuera eventualmente cesará.
Al llegar al fondo marino, seguirá acumulando hielo a medida que el agua circundante se congele. La salmuera viajará a lo largo del fondo marino en dirección descendente hasta llegar al punto más bajo posible, donde se acumulará. Cualquier criatura marina que habita en el fondo, incluidas las estrellas de mar o los erizos de mar , puede quedar encerrada en esta red de hielo en expansión y quedar atrapada, y finalmente morir congelada.
Las Brinicles se conocen desde la década de 1960. El modelo generalmente aceptado de su formación fue propuesto por el oceanógrafo estadounidense Seelye Martin en 1974. [3] La formación de una brinícula fue filmada por primera vez en 2011 por la productora Kathryn Jeffs y los camarógrafos Hugh Miller y Doug Anderson para la serie de la BBC Frozen Planet . [4] El primer modelo numérico para una formación de brinículas fue desarrollado en 2023 [6] por investigadores de la Universidad Nacional de Colombia en colaboración con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore .
{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )