Brinicle

A jég képződése a sós vízből jelentős változásokat okoz a közeli fagymentes víz összetételében. Amikor a víz megfagy, a legtöbb szennyeződés kikerül a vízkristályokból; még a tengervízből származó jég is viszonylag friss ahhoz a tengervízhez képest, amelyből keletkezett. A szennyeződések (például a só és más ionok) kiszorulásának eredményeként a tengeri jég nagyon porózus és szivacsszerű, egészen más, mint az édesvíz megfagyásakor keletkező szilárd jég.

Mivel a tengervíz megfagy és a só kiszorul a tiszta jégkristályrácsból, a környező víz sósabbá válik, mivel koncentrált sóoldat szivárog ki. Ez csökkenti a fagyási hőmérsékletét és növeli a sűrűségét. A fagyási hőmérséklet csökkentése lehetővé teszi, hogy ez a környező, sós lében gazdag víz folyékony maradjon, és ne fagyjon meg azonnal. A sűrűség növekedése miatt ez a réteg süllyedni kezd. A jégen keresztül apró alagutak, úgynevezett sósavcsatornák jönnek létre, ahogy ez a szupersós, szuperhűtött víz elsüllyed a fagyott tiszta víztől. Ezzel megteremtődött a színpad a sós víz kialakulásához.

Amint ez a szuperhűtött sós víz eléri a jég alatt lévő, nem fagyott tengervizet, további jég kialakulását okozza. A víz a magas koncentrációból az alacsony koncentráció felé mozog. Mivel a sóoldat alacsonyabb vízkoncentrációval rendelkezik, ezért vonzza a környező vizet. A sóoldat hideg hőmérséklete miatt az újonnan vonzott víz megfagy. Ha a sósavcsatornák viszonylag egyenletesen oszlanak el, a jégtakaró egyenletesen növekszik lefelé. Ha azonban a sósavcsatornák egy kis területre koncentrálódnak, a hideg sósav (amely most már olyan sótartalmú, hogy nem tud a normál fagyáspontján megfagyni) lefelé irányuló áramlása áramlásként kezd kölcsönhatásba lépni a nem fagyott tengervízzel. Ahogyan a tűzből származó forró levegő füstfelhőként emelkedik fel, úgy ez a hideg, sűrű víz is füstfelhőként süllyed. Külső szélein jégréteg kezd felhalmozódni, ahogy a környező víz, amelyet ez a sugár fagyáspontja alá hűtött, jegesedik. Mostanra kialakult egy jégcsap, amely egy fordított jégkéményhez hasonlít, amely ennek a túlhűtött, szupersós víznek a lefelé irányuló áramlását zárja magába.

Amikor a jégcsap elég vastag lesz, önfenntartóvá válik. Ahogy a jég felhalmozódik a lefelé áramló hideg sugár körül, szigetelő réteget képez, amely megakadályozza a hideg, sós víz diffúzióját és felmelegedését. Ennek eredményeként a sugárnyalábot körülvevő jégköpeny az áramlással együtt lefelé növekszik. A cseppkő belső falának hőmérséklete a sótartalom által meghatározott fagyási görbén marad, így ahogy a cseppkő növekszik, és a sóoldat hőmérséklethiánya a jégnövekedésbe megy át, a belső fal megolvad, hogy a szomszédos sóoldatot felhígítsa és visszahűtse a fagyáspontra. Olyan ez, mint egy kifordított jégcsap; ahelyett, hogy a hideg levegő fagyasztaná rétegekre a folyékony vizet, a lefelé áramló hideg víz fagyasztja meg a környező vizet, lehetővé téve, hogy még mélyebbre ereszkedjen. Ezáltal még több jeget hoz létre, és a jégcsap egyre hosszabb lesz.

A jégcsap méretét a víz mélysége, az áramlását tápláló, felette lévő tengeri jég növekedése és maga a környező víz korlátozza. 2011-ben filmezték le először a brinicle-képződést. Megerősítést nyert, hogy a brinicle-ben lévő folyékony víz sótartalma a levegő hőmérsékletétől függően változik. Minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál nagyobb a sókoncentráció. Egy 2014. januári, a Fehér-tenger partjainál végzett vizsgálat során -1 °C-os levegőhőmérséklet mellett a sós víz sótartalma 30 és 35 psu között volt, míg a tenger sótartalma 28 psu volt. Amikor a hőmérséklet -12 °C volt, a sóoldat sótartalma 120 és 156 psu közé emelkedett.