Атмосферный углекислый газ делает лёд хрупким

«Химический состав атмосферы может быть критическим фактором в отношении движения и (или) таяния больших объёмов льда, помимо самогó эффекта глобального потепления, — полагает Маркус Бухлер из американского Массачусетского технологического института (МТИ). — В каком-то смысле раскалывание льда из-за углекислого газа сходно с распадом материалов из-за коррозии».

Пока речь идёт только о моделировании; для уточнения выводов потребуется большая экспериментальная работа, подчеркивают учёные. (Фото MIT.)

Источником таких, казалось бы, экстравагантных выводов стало моделирование взаимодействия водного льда и углекислого газа на атомарном уровне, проведённое Маркусом Бухлером и Чжао Цином из МТИ. Выяснилось, что лёд, содержащий 2% двуокиси углерода, несколько уступает чистому льду по прочности и на 38% — по жёсткости.

Согласно моделированию, атомы кислорода в углекислом газе притягиваются к имеющим положительный заряд атомам водорода в воде. При возникновении трещины молекулы углекислого газа начинают быстро двигаться по её краю, попутно разрывая связи между атомами водорода в молекулах воды, что и приводит к снижению прочности всего массива. Характерной особенностью льда является то, что для раскалывания даже самых больших кусков (скажем, айсбергов и части ледников) имеет значение образование самой маленькой трещины, поскольку обычно даже одна трещина ведёт к лавине последующих и разрушению целостности всей массы.

Несмотря на то что в Антарктике существенного потепления пока нет, айсберги от побережья откалываются интенсивно, иногда — площадью больше Бельгии. (Фото Frank Krahmer / Corbis.)

Напомним, что лёд (ледники и ледовые шапки полюсов) в течение года покрывает примерно 7% земной поверхности (больше Северной Америки и Европы вместе взятых), доводя альбедо в оккупированных им районах до 80–90%. Рост разрушаемости и хрупкости льда неизбежно аукается сокращением этих площадей даже там, где глобальное потепление ещё не успело повлиять на температуру, а отсюда следует, что и общее альбедо планеты падает, и растёт нагрев её поверхности солнечными лучами, провоцируя дальнейшее потепление.

Типичный пример такой территории, где разрушение льда происходит с аномальной частотой без видимого потепления, — Антарктика. Так, один ледяных потоков Западной Антарктиды — ледник Пайн-Айленд — демонстрирует в последние месяцы огромную скорость откалывания айсбергов и теряет (даже с учётом снегопадов) 46 млрд тонн льда в год, увеличивая этим уровень моря на 0,13 мм ежегодно.

Соответствующее исследование опубликовано в издании Journal of Physics D: Applied Physics..

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.