Vì sao băng lại nổi trên mặt nước?

Brent Minchew, phó giáo sư địa vật lý tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nhận định: “Băng trôi là một thực tế cơ bản của thế giới, thật khó để tưởng tượng thế giới sẽ như thế nào nếu không có nó.”

Khác với hầu hết các chất khác, nước khi ở thể rắn – tức nước đá – lại có mật độ thấp hơn so với ở thể lỏng. Điều này đồng nghĩa với việc nước đá nhẹ hơn nước và do đó có thể nổi lên bề mặt. “Nước là một chất rất khác thường”, Claire Parkinson, cựu nhà khí hậu học tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA ở Maryland, chia sẻ với Live Science.

Ảnh: Getty.

Hiện tượng này có thể được lý giải bằng cấu trúc phân tử của nước. Mỗi phân tử nước (H₂O) gồm hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, được liên kết bằng liên kết cộng hóa trị. Khi nhiều phân tử nước tập hợp lại, các nguyên tử hydro tích điện dương của phân tử này sẽ bị hút về phía nguyên tử oxy tích điện âm của phân tử khác, hình thành nên các liên kết hydro. Khi nước đóng băng, các liên kết hydro này sắp xếp thành mạng tinh thể lục giác có nhiều khoảng trống chứa không khí. Chính cấu trúc lỏng lẻo này khiến mật độ băng thấp hơn nước, theo giải thích của Minchew.

Đây cũng là lý do tại sao các tảng băng, dù dày từ 100 đến 165 feet (tức khoảng 30 đến 50 mét), vẫn có thể nổi trên đại dương, theo Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA). Hiện tượng băng nổi này vô cùng quan trọng vì nó tạo điều kiện để sự sống dưới mặt nước vẫn tiếp tục phát triển. Nếu băng chìm, các sinh vật biển và thủy sinh sẽ gặp nguy hiểm nghiêm trọng do môi trường sống bị đe dọa, Parkinson cho biết.

Không chỉ vậy, băng biển nổi trên đại dương còn đóng vai trò thiết yếu trong việc điều tiết dòng lưu thông đại dương toàn cầu, theo Đài quan sát Trái đất của NASA. Khi băng hình thành, nó đẩy muối ra ngoài, làm tăng độ mặn và mật độ của nước bên dưới. Lượng nước đậm đặc này sau đó chìm xuống đáy đại dương, tạo động lực đưa nước sâu lên bề mặt, từ đó duy trì sự lưu thông của nước biển toàn cầu – một yếu tố then chốt của hệ sinh thái khí hậu, Minchew giải thích.

Hiện tượng băng nổi cũng có ảnh hưởng lớn đến các điểm tới hạn trong quá trình biến đổi khí hậu. Dải băng Tây Nam Cực – phần mở rộng của lớp băng gắn liền với đất liền – được xem là một trong những tác nhân chính gây ra tình trạng mực nước biển dâng cao tại Nam Cực. Một nghiên cứu công bố năm 2023 trên tạp chí Nature Climate Change dự đoán rằng các thềm băng trôi tạo nên Dải băng Tây Nam Cực sẽ nhanh chóng suy giảm trong thế kỷ tới, khi các đại dương ấm lên và làm tan chảy thềm băng từ bên dưới.

Theo Minchew, đây là một phần của phản ứng dây chuyền do nhiệt độ đại dương tăng cao gây ra, góp phần làm mực nước biển dâng lên – và tất cả điều đó “chỉ vì băng trôi”.