Glacialmjöl och vetenskapen bakom turkost glaciärvatten
En av de mest omedelbart slagkraftiga aspekterna av glaciärlandskap är vattnets färg. Sjöar och floder som tar emot smältvatten från aktiva glaciärer har en karaktäristisk turkos, blåaktig eller grönaktig nyans som skiljer sig markant från klara bergsskogssjöar och floder. Denna färg är inte orsakad av reflektioner av himmelen, inte av alger, inte av mineraler upplösta i vattnet — den är orsakad av glacialmjöl, det finaste sediment som glaciärer producerar.
Att förstå glacialmjölets ursprung och optiska egenskaper är att förstå en direkt koppling mellan glaciärens fysik och det slående visuella intryck som glaciärvatten gör på alla som ser det för första gången. Utforska sjöar och floder i glaciärlandskap världen runt via kartan.
Vad är glacialmjöl
Glacialmjöl — på engelska "rock flour" eller "glacial flour" — är extremt finmalda partiklar av bergmaterial producerade av glaciärens erosionsprocesser. Det är i grunden stenmjöl, krossat till en partikelstorlek som är jämförbar med eller finare än det finaste handelsmjöl för bakning. Partikeldiametern är typiskt i intervallet 1–100 mikrometer, med ett stort inslag av partiklar i de allra finaste fraktionerna.
Glacialmjölet bildas primärt vid glaciärens bas, i kontaktzonen mellan is och berggrund. Isen bär med sig stenar och block av varierande storlek, och när dessa dras längs berggrunden av isrörelsens kraft sker en komplex erosionsprocess. Stenar mot stenar och stenar mot berggrunden slipas mot varandra under enorma tryck och produceerar progressivt finare material. Det finaste fraktionen — glacialmjölet — är produkten av denna kontinuerliga finmalning.
Produktionsprocessen
Basal abrasion — slipning av berggrunden vid isens botten — är den primära processen. En sten inbäddad i isens botten agerar som en slipsten mot berggrunden under isen, med icetrycket av hundratals meter is ovanpå som driver kontakttrycket. Slipningseffektiviteten beror på stenens hårdhet relativt berggrunden, isens flödeshastighet och isnormaltrycket.
Glacialt plockande, där isen bryter loss block av berggrunden, producerar grövre material (morängrus och block) snarare än mjöl. Det är abrasionen som skapar det finaste materialet. Varma-baserade glaciärer — vars botten är vid smältpunkten och som glider mot underlaget — är mer effektiva abrasörer än kalla-baserade glaciärer som är frusna till berggrunden.
Optik och färg
Det som gör glacialmjölet synligt i vatten är dess optiska interaktion med ljus. Partiklar av storleken 1–100 mikrometer är i samma storleksordning som synligt ljus (400–700 nanometer), och de interagerar med ljuset via Mie-spridning — en process som gör partiklarna extremt effektiva på att sprida och reflektera ljus.
Speciffikt sprider partiklarna blå och grön del av det synliga spektret mer effektivt än de röda och orange delarna. Resultatet är att vatten med glacialmjöl absorberar röda och orange våglängder och sprider tillbaka blå och grön ljus, vilket ger det karakteristiska turkosa eller blåaktig-gröna utseendet.
Koncentrationen av glacialmjöl påverkar nyansen. Vid hög koncentration ser vattnet mer grå-vitt eller mjölkvitt ut — "glacialt mjölkaktigt". Vid lägre koncentration dominerar det turkosa. Vinkeln och intensiteten av solljuset påverkar också hur färgen uppfattas; direkt solljus på lugnt vatten i en glaciärsjö ger de mest dramatiska turkosa nyanserna.
Berömda exempel
Peyto Lake i Banff, Alberta, Kanada, är förmodligen det mest fotograferade exemplet på glaciär-turkost vatten i Nordamerika. Sjön tar emot smältvatten från Peyto Glacier, en utloppsglacpiär av Columbia Icefield, och har under hela sommaren ett djupt turkost vatten vars intensitet varierar med smälttakten och partikelsuspensionen.
Lake Louise, också i Banff, är ett annat klassiskt exempel. Smältvatten från Victoria Glacier färgar sjön ett karaktäristiskt turkosgrönt som syns i otaliga fotografier och som har bidragit till att göra sjön till ett av Kanadas mest kände naturmål.
I Nya Zeeland tar sjöarna Franz Josef Glacier och Fox Glacier mot stora mängder glacialmjöl och ger områdets floder en mjölkigt grön färg. Längs Argentinas Perito Moreno-glaciär är smältvattnet i Lago Argentino turkost i de delar som tar emot direkta tillflöden från glaciären.
I Skandinavien ger Briksdalsbreen i Jostedalen och Nigardsbreen sina avrinningsfloder en ljusgrå-turkos färg under smältsäsongen, och sjöarna nedanför istunsorna visar tydliga liknande effekter.
Glacialmjölets roll i ekosystem
Glacialmjölet är inte bara estetiskt intressant — det har ekologiska och geokemiska konsekvenser. Finfördelat bergsmaterial frigör mineraler och spårämnen vid kontakt med vatten, inklusive järn, fosfor och kisel, som är näringskällor i akvatiska ekosystem. Glaciält smältvatten som rinner ut i hav har visat sig ge mätbara ökningar av biologisk produktivitet längs kusterna nedanför glaciärfloder.
Forskning på smältvatten från Grönland och andra arktiska glaciärer har visat att det upplösta järnet i dessa vatten kan stimulera tillväxt av marint fytoplankton i havsområden som annars är järnbegränsade. Den biologiska pump som fytoplankton bidrar till — infångning av kol från atmosfären och transport till djuphaven — gör att glaciärsmältvattnet indirekt är kopplat till kolcykeln.
Förändring med klimatförändringar
I takt med att glaciärer drar tillbaka och minskar i aktivitet minskar också produktionen av glacialmjöl. Sjöar och floder som under lång tid haft det karakteristiska turkosa utseendet kan gradvis tappa sin färg när glaciärens basala abrasionsaktivitet minskar och mjölet i det glaciäreroderade omgivande bergsmaterialet gradvis tvättas bort.
På Storglaciären i Sverige, som är föremål för detaljerade studier av massbalans, har förändringar i smältvattensediment dokumenterats. Generellt sett är dessa förändringar subtila på kort tid men kan bli märkbara på decennierskala.