การก่อตัวของน้ำแข็งชนิดต่าง ๆ บนโลกมีอะไรบ้าง?

พบน้ำแข็งทั่วโลกในหลากหลายรูปแบบ มากกว่าน้ำแข็งที่แช่แข็งเพียงอย่างเดียวรูปแบบต่างๆของน้ำแข็งบอกเล่าเรื่องราวของสภาพแวดล้อมของพวกเขาเมื่อพวกเขาเปลี่ยนไปตามฤดูกาลและแสดงแนวโน้มของสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงบนโลก

นักวิทยาศาสตร์ศึกษาตัวอย่างแกนกลางที่ถูกดึงมาจากความลึกของการก่อตัวของน้ำแข็งขนาดใหญ่เช่นน้ำแข็งและธารน้ำแข็งเพื่อเผยให้เห็นว่าสภาพอากาศในท้องถิ่นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงหลายร้อยปีที่ผ่านมาและเพื่อช่วยทำนายว่าสภาพอากาศจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรในอนาคต นักวิทยาศาสตร์และผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ Oxford College of Emory University ในรัฐจอร์เจีย

ที่นี่เรากำหนดคำศัพท์ทั่วไปที่อธิบายถึงการก่อตัวของน้ำแข็งหลากหลายชนิดที่พบทั่วโลก

ธารน้ำแข็ง

ธารน้ำแข็งมีขนาดใหญ่มวลน้ำแข็งบนบกที่เกิดจากหิมะที่ตกลงมาจนในที่สุดกลายเป็นน้ำแข็งจนถูกบีบอัดเป็นน้ำแข็งตามรายงานของ National Snow and Ice Data Center (NSIDC) ธารน้ำแข็งมีขนาดตั้งแต่ประมาณความยาวของสนามฟุตบอล (120 หลาหรือ 110 เมตร) จนถึงความยาวไม่กี่ร้อยไมล์และสามารถพบได้ในทุกทวีป

เทคนิคการพูดธารน้ำแข็งเป็นรูปแบบที่เล็กกว่าของแผ่นน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งซึ่งทั้งหมดเป็นก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่ค่อยๆคืบคลานไปทั่วภูมิประเทศโดยไม่คำนึงถึงสิ่งที่อยู่ข้างใต้ ยักษ์น้ำแข็งที่เคลื่อนไหวช้าๆเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่ข้ามภูเขาและแม้แต่ภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ตามที่ Benjamin Edwards นักภูเขาไฟที่ Dickinson College ในรัฐเพนซิลวาเนียซึ่งศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างธารน้ำแข็งและภูเขาไฟ

ธารน้ำแข็งหยุดการเจริญเติบโตที่ซึ่งพวกเขาพบกับมหาสมุทรและน้ำเค็มอุ่นขึ้นละลายขอบของมวลน้ำจืดแช่แข็ง อุณหภูมิของมหาสมุทรที่ร้อนขึ้นได้เพิ่มอัตราการละลายของธารน้ำแข็งและการก่อตัวของน้ำแข็งอื่น ๆ เช่นภูเขาน้ำแข็งและชั้นน้ำแข็งในหรือถัดจากมหาสมุทรตามจัสตินเบอร์ตันนักฟิสิกส์จากวิทยาลัยเอมอรีในจอร์เจียซึ่งศึกษาฟิสิกส์ของการสูญเสียธารน้ำแข็ง ธารน้ำแข็งเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีที่สุดสำหรับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้ในระยะเวลาสั้น ๆ เพียงไม่กี่วัน

ภูเขาน้ำแข็ง

ภูเขาน้ำแข็งเป็นก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่ลอยอยู่ในน้ำซึ่งแยกออกจากธารน้ำแข็งแผ่นน้ำแข็งหรือชั้นวางน้ำแข็งและตกลงไปในมหาสมุทรตามรายงานของ National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) เพื่อที่จะเรียกว่าภูเขาน้ำแข็งมวลน้ำแข็งจะต้องสูงกว่า 16 ฟุต (4.9 เมตร) เหนือระดับน้ำทะเลอยู่ระหว่าง 98 ฟุตถึง 164 ฟุต (30 ถึง 50 เมตร) หนาและครอบคลุมพื้นที่อย่างน้อย 5,382 ตารางฟุต ( 500 ตารางเมตร)

ชิ้นส่วนของน้ำแข็งที่เล็กเกินไปที่จะจัดเป็นภูเขาน้ำแข็งได้รับชื่อที่มีสีสันมากขึ้น ตัวอย่างเช่น "บิต bergy" โดยทั่วไปแล้วเป็นชิ้นส่วนของน้ำแข็งที่หักภูเขาน้ำแข็งและอยู่ต่ำกว่า 15 ฟุต (5 เมตร) "Growlers" เป็นชิ้นส่วนของน้ำแข็งที่เล็กกว่าเล็กน้อยเกี่ยวกับขนาดของรถปิคอัพ และชิ้นน้ำแข็ง "brash ice" เป็นชิ้นส่วนที่อยู่ต่ำกว่า 6.5 ฟุต (2 ม.)

ภูเขาน้ำแข็งสามารถมีรูปร่างเป็นตารางซึ่งบ่งบอกว่าภูเขาน้ำแข็งหักออกจากขอบหิ้งน้ำแข็ง หรือที่เรียกกันว่าหมู่เกาะน้ำแข็งในแถบอาร์กติกรูปแบบของน้ำแข็งขนาดใหญ่รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าเหล่านี้มักจะมียอดเขาแบนเกือบด้านตั้งฉาก

แผ่นน้ำแข็ง

แผ่นน้ำแข็งเป็นแผ่นน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดในโลก ที่ราบน้ำแข็งขนาดใหญ่เหล่านี้ครอบคลุมมากกว่า 20,000 ตารางไมล์ (50,000 ตารางกิโลเมตร) จากข้อมูลของ NSIDC โลกมีแผ่นน้ำแข็งเพียงสามแผ่นเท่านั้นซึ่งครอบคลุมกรีนแลนด์, แอนตาร์กติกาตะวันตกและแอนตาร์กติกาตะวันออก ในช่วงยุคน้ำแข็งสุดท้ายแผ่นน้ำแข็งยังครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ของอเมริกาเหนืออเมริกาใต้และยุโรปเหนือ

เมื่อรวมกันแล้วกว่า 99 เปอร์เซ็นต์ของน้ำจืดบนโลกนั้นถูกเก็บไว้ในแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์และแอนตาร์กติกา นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าหากแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ละลายระดับน้ำทะเลจะสูงขึ้นประมาณ 20 ฟุต (6 เมตร) และหากแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกใต้ละลายทั้งคู่ระดับน้ำทะเลจะเพิ่มขึ้น 200 ฟุต (60 เมตร) อย่างไรก็ตามมันจะใช้เวลาหลายร้อยปีกว่าที่แผ่นน้ำแข็งเหล่านั้นจะละลาย

ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาบางส่วนของแผ่นน้ำแข็งบนแอนตาร์กติกาได้ละลายอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่มันอาจดูเหมือนว่าแผ่นน้ำแข็งจำนวนน้อยละลาย แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้ระดับความสูงของทวีปเพิ่มขึ้นเช่นเดียวกับไอซ์แลนด์เมื่อสิ้นสุดยุคน้ำแข็งสุดท้ายเอ็ดเวิร์ดบอกวิทยาศาสตร์สด ไอซ์แลนด์เดินผ่านช่วงเวลาของภูเขาไฟที่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลานั้นอาจเนื่องมาจากเปลือกโลกสะท้อนกลับหลังจากที่น้ำแข็งไม่ได้ชั่งน้ำหนักลง ผลลัพธ์เดียวกันอาจกลายเป็นความกังวลสำหรับแอนตาร์กติกาตะวันตกเอ็ดเวิร์ดกล่าวว่า "แม้ว่าเราจะไม่เข้าใจพื้นที่นั้นดีพอที่จะรู้แน่นอน"

หมวกน้ำแข็งและทุ่งน้ำแข็ง

Ice caps เป็นแผ่นน้ำแข็งที่มีขนาดเล็กกว่า 20,000 ตารางไมล์ (50,000 ตารางกิโลเมตร) โครงสร้างน้ำแข็งเหล่านี้มักก่อตัวในบริเวณขั้วโลกซึ่งส่วนใหญ่เป็นที่ราบและที่ระดับความสูงตามที่ NSIDC ระบุ ตัวอย่างเช่นไอซ์แลนด์ส่วนใหญ่ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง Vatnajökull Ice Cap ทางด้านตะวันออกของไอซ์แลนด์เป็นน้ำแข็งที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 3,127 ตารางไมล์ (8,100 ตารางกิโลเมตร) และมีความหนาเฉลี่ย 1,300 ฟุต (400 เมตร)

เขตน้ำแข็งและแคปน้ำแข็งมีขนาดและตำแหน่งใกล้เคียงกันมากและแตกต่างกันเพียงว่าการไหลของน้ำแข็งได้รับอิทธิพลจากสภาพแวดล้อมอย่างไรตามบริการอุทยานแห่งชาติ (NPS) ทุ่งน้ำแข็งประกอบด้วยภูเขาและสันเขาที่โผล่ขึ้นมาจากพื้นผิวน้ำแข็งและปรับเปลี่ยนวิธีการไหลของน้ำแข็งเหมือนก้อนหินก้อนใหญ่โผล่ขึ้นมาเหนือผิวน้ำของลำธารทำให้น้ำไหลไปรอบ ๆ ในทางกลับกันหมวกน้ำแข็งสร้างตัวเองให้อยู่เหนือภูมิประเทศและแผ่ออกจากศูนย์กลาง

น้ำแข็งผสม

น้ำแข็งหลอมรวมเป็นโคลนยักษ์ที่ก่อตัวขึ้นในฟยอร์ดน้ำแข็งที่สร้างขึ้นจากน้ำแข็งทะเลภูเขาน้ำแข็งและญาติของภูเขาน้ำแข็งขนาดเล็กอ้างอิงจากเบอร์ตัน การผสมผสานเกิดขึ้นเมื่อกระแสน้ำในมหาสมุทรหรือลมพื้นผิวไม่สามารถเคลื่อนย้ายมวลของน้ำแข็งออกจากฟยอร์ดก่อให้เกิดขอบเขตบางส่วนระหว่างธารน้ำแข็งและมหาสมุทร

การหลอมรวมของน้ำแข็งถือเป็นวัสดุเม็ดที่ใหญ่ที่สุดในโลกเนื่องจากมีตะกอนแขวนลอยและของเหลวจำนวนมากที่บรรจุอยู่ภายในโคลนน้ำแข็งเบอร์ตันกล่าว

เนื่องจากการละลายของน้ำแข็งไม่ใช่น้ำแข็งแข็งน้ำทะเลที่อุ่นกว่าจึงสามารถซึมผ่านน้ำแข็งไปยังหน้าธารน้ำแข็งได้ ลักษณะนี้หมายถึงการผสมผสานของน้ำแข็งมีอิทธิพลอย่างมากต่อการที่ธารน้ำแข็งแตกตัวมากแค่ไหนและน้ำจืดเข้าสู่ฟยอร์ดเท่าใด

หิ้งน้ำแข็ง

ชั้นวางน้ำแข็งส่วนใหญ่ของโลกนั้นพบได้ตามชายฝั่งของทวีปแอนตาร์กติกา แต่ก็สามารถพบได้ทุกที่ที่น้ำแข็งบนพื้นดินเช่นธารน้ำแข็งไหลลงสู่มหาสมุทรเย็นตามข้อมูลของ NSIDC ชั้นวางทำจากแผ่นน้ำแข็งลอยตัวที่เชื่อมต่อกับผืนแผ่นดินใหญ่ มันเกิดขึ้นเมื่อน้ำแข็งไหลช้าจากธารน้ำแข็งและลำธารน้ำแข็งไปสู่มหาสมุทร แต่น้ำแข็งไม่ละลายทันทีเนื่องจากอุณหภูมิของมหาสมุทรเย็น ชั้นวางนั้นถูกสร้างขึ้นจากน้ำแข็งเพิ่มเติมที่ไหลออกมาจากธารน้ำแข็ง

ธารน้ำแข็ง

ลำธารน้ำแข็งเป็นแม่น้ำของแผ่นน้ำแข็งที่ไหลค่อนข้างเร็วกว่าน้ำแข็งรอบ ๆ โดยทั่วไปจะเคลื่อนที่ประมาณครึ่งไมล์ (800 เมตร) ต่อปีโดยเฉลี่ย

ธารน้ำแข็ง Jakobshavn ในกรีนแลนด์ซึ่งเป็นธารน้ำแข็งที่ไหลเร็วที่สุดในโลกบางครั้งก็จัดเป็นธารน้ำแข็ง จากบทความในปี 2014 ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Cryosphere, Jakobshavn เคลื่อนไหวในอัตราประมาณ 10.5 ไมล์ (17 กม.) ต่อปี

ทะเลน้ำแข็ง

ทะเลน้ำแข็งเป็นน้ำเกลือแช่แข็งและพบได้ในมหาสมุทรขั้วโลกระยะไกล ครอบคลุมทั่วโลกประมาณ 9.65 ล้านตารางไมล์ (25 ล้านตารางกิโลเมตร) ต่อปีตามรายงานของ NSIDC

น้ำแข็งทะเลมีความสำคัญต่อระบบนิเวศและภูมิอากาศของบริเวณขั้วโลกและยังสามารถมีอิทธิพลต่อการไหลเวียนของมหาสมุทรและสภาพอากาศตามที่หอสังเกตการณ์โลกของนาซ่า ก้อนน้ำแข็งน้ำเค็มเหล่านี้ช่วยลดการสึกกร่อนของชั้นน้ำแข็งและธารน้ำแข็งใกล้ชายฝั่งโดยลดคลื่นและลมให้น้อยที่สุดและสร้างพื้นผิวฉนวนเพื่อลดการระเหยของน้ำและการสูญเสียความร้อนสู่ชั้นบรรยากาศ ในช่วงฤดูร้อนที่อบอุ่นน้ำแข็งที่ละลายในทะเลจะปล่อยสารอาหารกลับสู่มหาสมุทรและเผยผิวของมหาสมุทรสู่แสงแดดซึ่งทั้งสองอย่างนี้กระตุ้นการเติบโตของแพลงก์ตอนพืชซึ่งเป็นรากฐานของใยอาหารทะเล

เมื่อสภาพอากาศของโลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วน้ำแข็งทะเลก็ละลายในอัตราที่เร็วกว่าที่มันสามารถทำให้เย็นลงได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแถบอาร์กติกที่ซึ่งอุณหภูมิของมหาสมุทรและพื้นดินเพิ่มขึ้นเร็วกว่าที่อื่นในโลกเอ็ดเวิร์ดกล่าว

สโนว์บอลโลก

โลกน้ำแข็งที่ถูกเรียกว่า Snowball Earth นั้นหมายถึงช่วงเวลาในบันทึกทางธรณีวิทยาเมื่อส่วนใหญ่ของโลกถูกแช่แข็งตามรายงานทางวิทยาศาสตร์ของดาร์ตมั ธ

“ ยุคน้ำแข็งสี่ช่วงระหว่าง 750 ถึง 580 ล้านปีที่ผ่านมาอาจรุนแรงมากจนพื้นผิวโลกทั้งโลกจากขั้วหนึ่งไปสู่อีกขั้วหนึ่งรวมถึงมหาสมุทรนั้นแข็งตัวเต็มที่” Hage กล่าว เมื่อมหาสมุทรขั้วโลกเย็นตัวลงแสงแดดจะสะท้อนพื้นผิวน้ำแข็งสีขาวมากขึ้นและการขยายความเย็นก็เพิ่มมากขึ้น

นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกจะลดลงถึง 58 องศาฟาเรนไฮต์ (ลบ 50 องศาเซลเซียส) ในช่วงเวลาเหล่านี้และวัฏจักรของน้ำ (วัฏจักรที่น้ำไหลระหว่างชั้นบรรยากาศมหาสมุทรและมหาสมุทร) ปิดตัวลง

แต่มีการถกเถียงกันอยู่ว่าโลกถูกแช่แข็งอย่างสมบูรณ์หรือถ้ายังมีแผ่นน้ำที่เฉอะแฉะหรือเปิดโล่งที่เส้นศูนย์สูตรซึ่งแสงอาทิตย์สามารถเข้าสู่น้ำและยอมให้สิ่งมีชีวิตบางชนิดอยู่รอดได้

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าในบางจุดระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่เกิดจากภูเขาไฟซึ่งเพิ่มอุณหภูมิให้เพียงพอที่จะเริ่มวัฏจักรของน้ำ ปริมาณไอน้ำในอากาศที่เพิ่มขึ้นนอกเหนือจากคาร์บอนไดออกไซด์ทำให้เกิดความร้อนจากการวิ่งหนีเพิ่มอุณหภูมิโลกเป็น 122 องศา F (50 องศาเซลเซียส) ในเวลาไม่กี่ร้อยปี การเปลี่ยนแปลงของแสงเพียงเล็กน้อยในวงโคจรของโลกหรือการเอียงในแนวแกนในที่สุดก็นำอุณหภูมิเฉลี่ยของดาวเคราะห์มาสู่อุณหภูมิที่ช่วยชีวิต 58.6 องศา F (14.9 องศาเซลเซียส) ในปัจจุบัน

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการระเบิดครั้งใหญ่ของชีวิตหรือที่เรียกว่าการระเบิด Cambrian เกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดระยะเวลาสโนว์บอลตามที่พิพิธภัณฑ์แคลิฟอร์เนียของบรรพชีวินวิทยา มันเป็นช่วงเวลาที่รู้จักเร็วที่สุดในบันทึกซากดึกดำบรรพ์ที่กลุ่มสัตว์สำคัญ (เช่น brachiopods และ trilobites) ปรากฏตัวครั้งแรกในช่วงเวลาสั้น ๆ ทางธรณีวิทยา (ประมาณ 40 ล้านปี)