Vì sao băng không chỉ có màu trắng?

Chúng ta chưa thể kết luận được liệu những tảng băng trôi nhiều màu sắc có biến mất vì trái đất nóng lên hay không. Chỉ có thời gian mới đưa ra được câu trả lời chính xác nhất.

idesign mau sac cua bang thumb

Nhắc đến băng trôi người ta thường mường tượng ra một núi băng cao phủ đầy tuyết trắng tại những khu vực lạnh giá của đại dương. Nhưng hóa ra ở Nam Cực, băng trôi không chỉ có màu trắng. Chúng có thể mang những sắc màu khác nhau như xanh lục, xanh lam, vàng, đen hay thậm chí là có họa tiết sọc. Băng cũng có thể trong và lấp lánh như một viên ngọc bích hay mờ đục như thể một đống bùn đông lạnh.

Chúng ta thường hiểu đơn giản băng là nước đóng thành nước đá ở nhiệt độ lạnh giá. Nhưng băng không hề đơn giản như vậy. Trước khi vào chủ đề trên tên bài, hãy cùng kiểm tra kiến thức về băng một chút nhé. Trước tiên là phân loại băng:

  • Băng biển (sea ice hoặc marine ice) là nước biển đóng băng.
  • Băng sông, băng hồ và một phần các tảng băng trôi có nguồn gốc từ nước ngọt hay tuyết. Băng sông được hành thành từ nước ngọt trên đất liền. Một mảnh băng sông tách ra, trôi dạt vào biển tạo ra băng trôi. Hồ băng thì khác: là một lớp băng phẳng trên mặt hồ. Trong tiếng Anh những loại băng này được gọi chung là glacial ice.

Mật độ phân tử nước ngọt giảm dần đi khi nước ở càng gần nhiệt độ đóng băng. Nghĩa là trong các tảng băng hình thành từ nước ngọt sẽ có nhiều bọt khí bị kẹp giữa các phân tử băng, nhờ đó mà chúng nổi được trên mặt nước.

Ngược lại, muối trong nước biển làm tăng mật độ phân tử của nước biển khi đến gần nhiệt độ đóng băng. Nước biển lạnh sẽ chìm xuống dưới. Do vậy, băng biển hình thành rất chậm. Hơn nữa nhiệt độ đóng băng của nước mặn (-1.8 độ) thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước ngọt (0 độ). Cộng thêm với độ sâu của đại dương khiến cho thời gian để nước biển (ít nhất là 100-150m nước ở tầng trên) đạt đến điểm đóng băng càng kéo dài.

idesign mau sac cua bang 05
Nguồn: Lurens

Băng biển hình thành trên nền băng trôi nước ngọt, rồi phát triển và tan chảy lại vào trong biển. Theo thời gian các khối băng biển sẽ đào thải dần muối vào trong nước biển. Do vậy phần nước phía dưới các tảng băng biển thường rất mặn do có hàm lượng muối cao.

Thường thì băng biển sẽ hình thành vào mùa đông và tan chảy vào mùa hè. Nhưng tại một số khu vực nhất định, những tảng băng biển sẽ tồn tại suốt cả năm.

BĂNG CÓ NHIỀU MÀU HƠN TA TƯỞNG

Nhắc đến băng trôi người ta thường mường tượng ra một núi băng cao phủ đầy tuyết trắng tại những khu vực lạnh giá của đại dương. Nhưng hóa ra ở Nam Cực, băng trôi không chỉ có màu trắng. Chúng có thể mang những sắc màu khác nhau như xanh lục, xanh lam, vàng, đen hay thậm chí là có họa tiết sọc. Băng cũng có thể trong và lấp lánh như một viên ngọc bích hay mờ đục như thể một đống bùn đông lạnh.

idesign mau sac cua bang 01

Giống như vạn vật, màu sắc của băng trôi được quyết định qua cách chúng tương tác với ánh sáng. Theo các nguyên tắc vật lý, băng tinh khiết (nước không chứa tạp chất đóng băng) hấp thụ nhiều bước sóng dài (vàng và đỏ) hơn là những bước sóng ngắn (chàm và xanh dương). Một tấm băng tinh khiết dày sẽ lọc lấy ánh sáng đỏ và phản chiếu lại ánh sáng xanh tới mắt người nhìn, khiến cho ta thấy băng màu xanh dương.

Những tảng băng ta thường thấy màu trắng là do chúng được bao phủ bởi một lớp tuyết nén chặt trên bề mặt. Những bông tuyết phản chiếu các bước sóng của ánh sáng một cách đồng đều. Do đó ta thấy chúng màu trắng. Nếu cạo bỏ lớp tuyết ấy đi, bạn sẽ thấy được màu sắc thật sự của tảng băng.

Những tảng băng màu vàng, xanh lục hay nhiều màu chỉ hình thành khi có những mảng băng nước ngọt và nhiệt độ cực thấp đủ để đóng băng nước biển. Thế nên chúng chỉ có ở Nam Cực và một số khu vực hiếm hoi ở Bắc Cực. Khi nước biển ấm hơn thì những tảng băng màu lạ sẽ ít đi. Nếu các mảng băng lớn không bị đứt vỡ thì những khối băng màu lạ vẫn có khả năng hình thành khi nhiệt độ nước biển tăng ở mức chấp nhận được.

idesign mau sac cua bang 02

Những núi băng biển được hình thành dựa trên nền móng là các tảng băng trôi có gốc nước ngọt hoặc tuyết. Nước biển dưới và quanh những tảng băng này khi gặp điều kiện thích hợp sẽ đóng băng, làm tăng kích thước của tảng băng, lâu dần tạo ra một núi băng. Trong quá trình thành hình, chúng sẽ gộp cả các hạt lơ lửng trong nước biển vào giữa cấu trúc của khối băng. Các hạt này làm thay đổi cách tảng băng tương tác với ánh sáng, do đó làm thay đổi màu sắc của tảng băng. Khi một tảng băng chứa phần băng biển tách ra khỏi núi băng chúng sẽ để lộ các sắc màu có được trong quá trình hình thành.

idesign mau sac cua bang 08
Một tảng băng trôi không trắng | Nguồn: Alex Cornell

Màu sắc của băng trôi cũng có thể do những sinh vật như tảo, rong, vi sinh vật hay những tạp chất của tự nhiên và nhân tạo quyết định. Sự kết hợp của chất lượng nước, lớp tuyết bao phủ, nguồn gốc của băng nước ngọt làm nền, thành phần trong kết cấu băng và cả ánh sáng khiến cho băng trôi có nhiều sắc độ màu sắc hơn chúng ta nghĩ rất nhiều.

Một số “công thức” tạo màu cho băng biển:

  • Các tế bào chết, mùn từ sự sống trong lòng biển hay các loại bụi đá giàu sắt đều có thể khiến băng mang màu xanh lục hay vàng. Một lượng nhỏ tạp chất dạng này sẽ cho tảng băng màu xanh ngọc bích còn một lượng lớn sẽ tạo ra màu vàng cho những tảng băng.
  • Những tảng băng xanh trong và sáng được hình thành từ nước biển sạch, ít hoặc không tạp chất. Như đã giải thích ở trên, băng biển chứa ít không khí trong cấu trúc nên nó trong như đá quý còn băng từ nước ngọt có nhiều bọt khí nên trông hơi đục hơn.
  • Những tảng băng đen được hình thành từ loại băng biển “hoàn hảo” nhất, những tảng băng không có dù chỉ một vết nứt. Do đó, chúng không thể tán xạ lại ánh sáng được. Nếu ta tạo ra một vết nứt để ánh sáng được tán xạ thì tảng băng đen sẽ lại có màu xanh.
  • Chính các vết nứt trên băng cũng góp phần vào sự hình thành các tảng băng sọc. Nước biển có thể sẽ đọng lại và đóng băng trong những rãnh nứt. Nhiều rãnh nứt lần lượt bị phủ kín bởi những dải băng mới sẽ tạo những những sọc với màu sắc khác nhau.
idesign mau sac cua bang 04
Một tảng băng trôi với những dải màu vàng, xanh dương, ngọc bích.

Chúng ta chưa thể kết luận được liệu những tảng băng trôi nhiều màu sắc có biến mất vì trái đất nóng lên hay không. Chỉ có thời gian mới đưa ra được câu trả lời chính xác nhất.

idesign mau sac cua bang 06
idesign mau sac cua bang 03
idesign mau sac cua bang 07
Chỉ thời gian mới biết liệu những tảng băng trôi màu lạ này có còn xuất hiện khi trái đất ấm lên hơn nữa hay không

Nguồn: Scientific AmericanNSIDC
Biên tập: Xanh Va
Ảnh: Scientific American