Vì sao nước đóng băng lại nổi?

Dù đó là những viên đá trong cốc nước của bạn hay một tảng băng trôi trên biển thì hiện tượng nước đá nổi trên mặt nước là một hiện tượng tự nhiên quá quen thuộc, đến nỗi chúng ta chẳng để tâm.

Nhưng có khi nào bạn chợt tò mò nghĩ vì sao nước đóng băng lại nổi mà không chìm? Đó là do mật độ của nước. Nước đóng băng là thể rắn của nước. Nước đóng băng nổi vì nó có mật độ thấp hơn khi ở thể lỏng. Trong khi đó, các chất khác thì lại có mật độ cao hơn khi ở thể rắn.

Bà Claire Parkinson, cựu chuyên gia khí hậu học của NASA, cho biết nước là một chất đặc biệt. Những viên đá nổi trong cốc nước là do cấu trúc phân tử của chúng.

Một phân tử nước (H2O) cấu thành từ hai nguyên tử hydrogen và một nguyên tử oxygen. Các nguyên tử này có chung các cặp hạt hạ nguyên tử cấu thành liên kết đồng hóa trị. Điện tích dương của nguyên tử hydrogen bị hút vào điện tích âm của nguyên tử oxygen của một phân tử nước khác và liên kết được hình thành giữa các phân tử này được gọi là liên kết hydrogen.

Khi nước đóng băng, các liên kết hydrogen này tạo thành một mạng tinh thể. Hầu hết băng trên bề mặt Trái Đất tạo nên các tinh thể lục giác lặp lại. Có rất nhiều khoảng trống bên trong cấu trúc mạng này chứa đầy không khí, khiến cho mật độ băng thấp hơn nước.

Điều đó giải thích vì sao các núi băng lại nổi trên mặt biển cho dù chúng cao khoảng 30 đến 50 mét. Và băng nổi như vậy là một điều thuận lợi, bởi sự sống vẫn có thể sinh sôi bên dưới các mặt biển hay mặt hồ đóng băng. Nếu những tảng băng này chìm xuống thì sự sống ở môi trường dưới nước sẽ bị ảnh hưởng tiêu cực.

Băng trên mặt biển cũng vô cùng quan trọng đối với vòng tuần hoàn đại dương. Băng trên mặt biển tiết ra muối và làm cho nước bên dưới cực kỳ mặn và đậm đặc. Nước đậm đặc này sẽ chìm xuống đáy đại dương và đẩy nước dưới sâu lên trên bề mặt, nhờ đó tạo thành một vòng tuần hoàn nước đại dương trên khắp thế giới.

Thực tế là băng trôi có thể tác động mạnh đến một số ngưỡng biến đổi khí hậu. Thềm băng ở tây Nam Cực là một vùng băng mở rộng nối đến tận đất liền và là tác nhân lớn nhất của mực nước biển dâng.

Một nghiên cứu được công bố trong năm 2023 trên tạp chí Biến đổi Khí hậu Tự nhiên đã dự báo rằng các tảng băng trôi vốn tạo nên thềm băng tây Nam Cực sẽ suy giảm nhanh chóng trong thế kỷ tới do nước biển ấm lên làm tan chảy thềm băng từ bên dưới.

Theo LiveScience