هر بچه مدرسه ای می داند که یخ در تابستان آب می شود و در زمستان یخ می زند. اما معلوم شد که این فرآیند در قطب شمال به این سادگی نیست، جایی که یک نوع ساختار یخی دریا، به نام پشته یخی، می‌تواند در تابستان به دلیل ذوب شدن قوی‌تر شود.
آن را مانند یخ لازاروس در نظر بگیرید: به جای اینکه در گرمای تابستان قطب شمال ذوب شوند، برخی از پشته های یخ در واقع مانند لازاروس از کتاب مقدس دوباره زنده می شوند و در پایان تابستان قوی تر می شوند.
دانشمندان پیش بینی می کنند که کشتی ها تا سال 2050 می توانند مستقیماً بر فراز قطب شمال حرکت کنند.مسیر دریای شمالی که از اقیانوس اطلس شمالی در امتداد سواحل شمالی قطب شمال روسیه تا آسیا امتداد دارد، مسافت کشتیرانی بین اروپا و آسیا را در مقایسه با سفر از طریق کانال سوئز تا 40 درصد کاهش می دهد. در حالی که قیمت پایین نفت باعث کاهش ترافیک در این مسیر به تنها 18 کشتی در سال 2015 شده است، در سال 2013، 71 کشتی با بیش از 1.3 میلیون تن بار این مسیر را طی کردند.
با وجود تفاوت در اعداد، روند واضح است. مهندسان نیروی دریایی به جامع ترین اطلاعاتی که می توانند برای طراحی کشتی ها و سازه های اقیانوسی برای آینده ای که می تواند شامل سفر از طریق دریاهای قطبی باشد، نیاز دارند. و اینجاست که تحقیقات الکسی شستوف، یک دکترای عالی با برنامه فناوری دریایی و فناوری ساحلی پایدار قطب شمال دانشگاه علم و صنعت نروژ یا SAMCoT، مطرح می‌شود.
کوه های یخ نادر، پشته های یخ رایج
شستوف برآمدگی‌های یخی، چین و چروک‌های بزرگ در یخ‌های دریا را مطالعه می‌کند که هنگام برخورد لایه‌های یخ به هم ایجاد می‌شوند. آنچه که پشته های یخی را برای کشتی ها و سازه های فراساحلی مانند سکوهای نفتی مورد توجه خاص قرار می دهد این است که آنها بسیار رایج تر از کوه های یخ هستند.
شستوف می‌گوید: «وقتی در مورد کوه‌های یخ صحبت می‌کنید (احتمالاً یک برخورد) یک رویداد 100 ساله است،» به این معنی که تنها 1 درصد احتمال دارد در هر سال اتفاق بیفتد. در مقابل، پشته‌های یخی باید در طرح‌های کشتی‌ها و سازه‌های دریایی لحاظ شوند «زیرا انتظار دارید هر روز با پشته‌های یخی مواجه شوید.»
شستوف به طور خاص علاقه مند به درک فرآیندهای انجماد پیچیده ای است که در داخل یک پشته یخی اتفاق می افتد. نحوه یخ زدن پشته یخی با هم در طول زمان تا حدی میزان بزرگی و استحکام آن را کنترل می کند.
شستوف فرصتی غیرعادی داشت تا ببیند در تابستان سال گذشته چه اتفاقی برای پشته‌های یخی می‌افتد، زمانی که او بخشی از ماه می و بیشتر ژوئن را در کشتی تحقیقاتی قطبی لنس گذراند. لنس شش ماه را در آب‌های قطب شمال در شمال سوالبارد گذراند تا یک پروژه تحقیقاتی چند ملیتی را که توسط موسسه قطبی نروژ هماهنگ شده بود، برای مطالعه یخ‌های دریایی جوان یا سال اول گذراند.
شوری مهم است
اگر می‌توانستید یک برآمدگی یخی را از وسط نصف کنید، آنچه را که می‌بینید برآمدگی در بالای آب است که محققان آن را بادبان می‌نامند و برآمدگی زیر آب که محققان به آن کیل می‌گویند. یخ صاف دریا در اطراف خود خط الراس، یخ سطح نامیده می شود. هسته خط الراس از بلوک های درهم ریخته یخ دریا تشکیل شده است که با هم شکسته شده و سپس جامد منجمد شده اند.
بلوک‌های یخی که مرکز خط الراس را تشکیل می‌دهند، سوراخ‌هایی بین خود دارند که جای تعجب نیست که با آب دریا پر شده‌اند. آب دریا که شور است، در دمای پایین‌تری نسبت به آب شیرین یخ می‌زند، بنابراین می‌تواند حتی زمانی که درون هسته پشته یخی فرو رفته است، مایع باقی بماند.
شستوف گفت: در طول زمستان، پشته های یخی به سختی یخ می زنند و می توانند رشد کنند، زیرا خنک شدن جو باعث می شود یخ بیشتر و بیشتر در اطراف خط الراس تشکیل شود. با آمدن بهار با گرمای گرمتر، پشته های یخ هم از بالا و هم از پایین آب می شوند. اما اینجاست که شگفتی ظاهر می شود.
هنگامی که پشته یخ از بالا ذوب می شود، گودال هایی از آب نسبتاً شیرین در اطراف بادبان پشته ایجاد می شود و آن آب ذوب می تواند به هسته پشته سرازیر شود و باعث ایجاد آب شور دریا شود که در بین آن به دام افتاده است. بلوک های به هم ریخته در داخل پشته کمتر نمکی شوند.
شستوف می‌گوید: «این چکاندن آب شیرین به استحکام پشته کمک می‌کند، زیرا وقتی آب نمک را جایگزین می‌کند، می‌تواند سرما را از یخ پشته خارج کرده و یخ بزند. "بنابراین خط الراس یخ در طول تابستان تثبیت می شود. هنوز در حال ذوب شدن است، اما در داخل پشته نیز یخ زدگی وجود دارد."
این بدان معناست که پشته های یخی به دلیل این تعامل بین یخ و آب شیرین می توانند قوی تر از آن چیزی باشند که با توجه به اندازه خود به نظر می رسند.
تجربه دست اول ذوب شدن
در حالی که شستوف پیشینه ای به عنوان یک فیزیکدان و ریاضیدان دارد، وابستگی او به SAMCoT و کارش در UNIS، مرکز دانشگاهی در سوالبارد، باعث شده است که زمان بیشتری را در میدان صرف کند و برآمدگی های یخ دریا را اندازه گیری کند. و توسعه مدل‌های فیزیکی از نحوه رشد و ذوب آنها.
گاهی اوقات این کار چرخشی شگفت‌انگیز پیدا می‌کند، همانطور که در چند روز آخر سفر دریایی N-ICE در ژوئن گذشته انجام شد. در آن نقطه، لنس به یک یخ نازک چند کیلومتری لنگر انداخته بود، جایی که شستوف و تعدادی دیگر از دانشمندان در حال اندازه گیری بودند.
همه می دانستند که یخ آب می شود. این بخشی از دلیلی بود که آنها به شناور لنگر انداخته بودند، به طوری که آنها می توانستند آنچه را که با دما و شوری در هنگام ذوب شدن یخ رخ می دهد اندازه گیری کنند. اما وقتی یخ در نهایت شکست، بسیار سریع اتفاق افتاد.
"ناگهان شکاف هایی در کشتی ظاهر شد. ما درست در لبه یخ قرار داشتیم و در معرض پویایی دریای آزاد قرار گرفتیم. یک تورم کوچک تمام چیزی بود که لازم بود." یک پست وبلاگ برای پروژه "در عرض چند دقیقه شناور ما به شناورهای کوچکتر، که اندازه آنها از چند ده متر بیشتر نبود، متلاشی شد."
آرام بمانید و به فیلمبرداری ادامه دهید
شستوف با شیفتگی به تماشای فروپاشی شناور می‌پرداخت، در حالی که بسیاری از تجهیزاتش هنوز روی یخ، جایی که او در ابتدا قصد داشت به کارش ادامه دهد. با این حال، هنگامی که یخ شروع به شکستن کرد، او می دانست که یخ نسبتاً سریع خواهد شکست.
"از اینکه برخی از همکارانم واقعاً قصد داشتند دوباره کار کنند، متعجب شدم، پس از اینکه دیدیم بخشی از فلو شکسته شد.آنها فکر می کردند که تنها کاری که باید انجام دهیم این بود که خط پهلوگیری را تنظیم کنیم و ادامه دهیم، اما زمانی که شناور شروع به شکستن کرد، این یک سیگنال واضح بود که تورم رسیده است و زمان عجله فرا رسیده است.
برداشتن تمام تجهیزات علمی از روی یخ حداقل دو ساعت طول کشید که خدمه موفق شدند بدون از دست دادن چیزی انجام دهند. شستوف ویدئویی از این تجربه تهیه کرد. او گفت: "من فقط سعی می کنم آرام بمانم و کارهای مورد نیاز را انجام دهم."
می توانید ویدیویی را که او از شکستن یخ تهیه کرده است در: https://www.youtube.com/embed/SeMZGZrhQSA ببینید
