לא רק נוזל: כך המים מונעים את התקררות כדור הארץ (חלק ב')

למים, שעליהם דיברנו במאמר הקודם, ישנן עוד כמה וכמה תכונות מיוחדות: למים יש ספיגת חום גבוהה מאד. שימו כוס מים במקפיא, ותצטרכו לחכות זמן רב מאד עד שתקפא. השמן, למשל, יקפא הרבה קודם. לכן בהרבה מקומות קרים, הנהרים והאגמים אינם ממהרים לקפוא, לאגור את הקור ולהפיץ אותו סביב. המים שומרים על החום, ומונעים אפקט של התקררות.

אבל זה לא מספיק. יש למים עוד מנגנון הגנה ייחודי מפני קפיאה, תכונה ייחודית ושונה מכל החומרים האחרים בעולם: כאשר טמפרטורת המים יורדת ל-4 מעלות, המים מגיעים לדחיסה מקסימלית, כלומר הם נהיים מעט יותר כבדים. ומה קורה כאשר השכבה העליונה באגם כבדה מעט יותר? היא שוקעת למטה, לעבר הקרקעית, שאינה קרובה למזג האויר הקפוא. כך קורה שבכל רגע נתון המים הסמוכים ביותר לאוויר הקפוא מתחלפים במים קרים פחות, דבר שמאט את קצב הקיפאון ומאריך את הזמן עד להפיכת המים לקרח. רק אחרי שכל עמוד המים הצטנן לארבע מעלות, תהליך הקירור יכול להמשיך בקירור המים עד לאפס מעלות, ועד לקפיאתם.

גם כאשר המים קופאים, נברא עמם מנגנון נוסף מיוחד: כאשר המים סוף סוף קופאים ונעשים מוצקים, הם פולטים חום. אפקט החימום מתרחש בגלל שבתהליך הקפיאה מולקולות המים מתארגנות מחדש במתכונת יעילה יותר, שמצריכה פחות אנרגיה. עודף האנרגיה נפלט מהמים הקופאים בצורת חום. במקרה של המים, כמות החום הנפלט גבוהה באופן חריג, יותר מכל נוזל אחר שמוכר לנו. החום שנפלט מהקרח נספג במים הנוזליים שמתחת לקרח, מה שיוצר מחסום שמאט את קצב הקירור.

בשלב רביעי, דאג הבורא לעוד מחסום מפני אפקט ההתקררות. גם אחרי שהקרח נוצר, תכונת הבידוד שלו בולמת את המשך קירור המים שמתחתיו. מוליכות החום של הקרח נמוכה ביחס למוצקים אחרים. לרוב המתכות, למשל, יש מוליכות חום גבוהה יותר בסדר גודל שלם מזה של קרח.

ככל שהקירור נמשך, שכבת הקרח שמגינה על המים מתעבה. עם כל עליה בעובי הקרח, אפקט הבידוד שלו נעשה משמעותי יותר, ושימור החום הנפלט מהקרח אל המים נעשה יעיל יותר. בסופו של דבר, לא חשוב כמה קר יהיה האויר שמעל למים – שכבת הקרח לא תגדל מעבר לעובי של כמה מטרים.

תכונה נוספת של המים שפועלת לשימור המים בצורתם הנוזלית, היא הצמיגות הנמוכה של הקרח – הרבה סדרי גודל פחות מהצמיגות של המינרלים שמרכיבים את הקרום של כדור הארץ. תכונה זו אחראית לכך שרוב המים בכדור הארץ אינם ננעלים במצבורים אדירים של קרח בקטבים או באזורי ההר הגבוהים. בגלל הצמיגות הנמוכה שלו, הקרח זורם כלפי מטה, כך שבמרוצת הזמן, הצטברויות גדולות של קרח זורמות בשיפוע המוליך לאזורי עמקים חמים יותר, או לים. שם, באורח בלתי נמנע, הקרח מפשיר ופולט את המים הנוזליים בחזרה להידרוספרה. לפנינו עוד תכונה של המים שפועלת לשימור נזילות המים בכדור הארץ.

בנוסף לתכונות האלו, הקשורות בעיקר לנהרות ולאגמים, למי ים יש תכונות ייחודיות המאפשרות את החיים במעמקי הים ובעולם בכלל. בשונה ממים מתוקים, שדחיסותם מגיעה לשיא ב-4 מעלות, דחיסותם של מי ים ממשיכה לעלות עד לנקודת הקיפאון, שבמקרה של מי ים היא בסביבות מינוס 1.8 מעלות. מלח מופרש מהקרח במהלך קפיאתו תוך יצירת נוזל כבד וקר מתחת לפני הקרח, שהוא בעל תכולת מלח גבוהה. מי המלח כבדים יותר ממי הים הרגילים, ולכן הם שוקעים לקרקעית האוקיינוס.

שכבת העומק הזאת של מים קרים ומלוחים היא אחד הגורמים שמחוללים את ה"מחזור התרמוהליני" – רשת מחוברת של זרמים במעמקי האוקיאנוס. זרמים אלה מערבבים וממחזרים ללא הרף את המים ואת חומרי המזון באוקיאנוסים של העולם. הם גם מעבירים כמות עצומות של אנרגיית חום מהחלקים החמים של הים לחלקים הקרים יותר שלו, ובכך ממתנים תנודות טמפרטורה קיצוניות. באופן זה, ההתנהגות הייחודית של מי מלח ביחס למי ים רגילים מתגלה כעוד גורם חיוני של התאמה.

רצועות הקרח הדקיקות (קרח גריז) שנוצרות על פני הים באזורי הקוטב מתלכדות עד ליצירת שכבת קרח המכסה את הים הארקטי, בעובי מטר וחצי. כאמור לעיל, הקרח הוא מבודד חום, ומגן על המים שמתחת מפני קפיאה נוספת. כך, החיים התת-ימיים באזורי הקוטב יכולים לשגשג לא פחות מאשר החיים מתחת לקרח באגמים של מים מתוקים.

המים, אף על פי שהם נראים שקופים ופשוטים מאד, הינם מוצר מתוחכם מאד, המתוכנן בסדרה של תכונות מיוחדות, כדי לאפשר את החיים על פני כדור הארץ.