Dlaczego morze jest słone? Skąd bierze się sól w wodzie morskiej?

Dlaczego morze jest słone, skoro wpadają do niego tysiące rzek niosących słodką wodę, a deszcz również nie zawiera takiej ilości soli? To pytanie wydaje się proste, ale odpowiedź prowadzi do procesów, które trwają na Ziemi od setek milionów lat. Minerały wypłukiwane ze skał, transportowane przez rzeki i uwalniane z dna oceanicznego stopniowo trafiają do mórz, podczas gdy parująca woda pozostawia je za sobą. Właśnie dlatego woda morska jest słona, choć większość wody, która zasila oceany, wcale taka nie jest.

W tym artykule wyjaśniamy, skąd dokładnie bierze się sól w morzu, dlaczego jedne akweny są znacznie bardziej słone od innych i czemu Bałtyk ma kilka razy mniejsze zasolenie niż Morze Czerwone. Sprawdzamy też, ile soli znajduje się w przeciętnej wodzie oceanicznej, co właściwie rozpuszcza się w morzu oraz czy słone morze może z czasem stawać się jeszcze bardziej słone.

Dlaczego morze jest słone?

Morze jest słone, ponieważ przez miliony lat trafiały do niego rozpuszczone minerały wypłukiwane ze skał na lądach. Deszcz, wody gruntowe, potoki i rzeki stopniowo rozpuszczają część minerałów budujących skały, a następnie transportują uwolnione jony w stronę mórz i oceanów. Proces zachodzi nieustannie na całej planecie i trwa od tak dawna, że nawet bardzo niewielkie ilości minerałów niesione przez pojedynczą rzekę mają znaczenie, gdy spojrzymy na nie w skali milionów lat.

Dużą rolę odgrywa również obieg wody. Z powierzchni mórz i oceanów każdego dnia odparowują ogromne ilości wody, ale rozpuszczone sole pozostają w zbiorniku. Para wodna trafia do atmosfery, później wraca na Ziemię w postaci deszczu lub śniegu i ponownie zasila rzeki. Te znów zbierają minerały ze skał i przenoszą je w stronę morza. Woda morska jest słona właśnie dlatego, że woda może opuszczać ocean przez parowanie, natomiast większość rozpuszczonych soli zostaje w nim na znacznie dłużej.

Nie wszystkie minerały pozostają jednak w wodzie bez końca. Część trafia do osadów na dnie, część zostaje wykorzystana przez organizmy morskie, a inne uczestniczą w reakcjach chemicznych zachodzących pomiędzy wodą a skałami skorupy oceanicznej. Dlatego zasolenie mórz nie rośnie bez przerwy. Do oceanów cały czas docierają nowe substancje, ale część z nich jest jednocześnie z wody usuwana, dzięki czemu cały system pozostaje w długotrwałej równowadze.

Słone morze jest więc efektem bardzo długiego obiegu minerałów między lądem, rzekami, oceanem i dnem morskim. Nie chodzi o jedno źródło soli, lecz o wiele procesów zachodzących równocześnie: wietrzenie skał, transport rzeczny, parowanie oraz reakcje chemiczne w wodzie i na dnie oceanów. To właśnie ich wspólne działanie sprawia, że morza i oceany zachowują charakterystyczny słony smak.

Skąd bierze się sól w morzu?

Sól w morzu pochodzi przede wszystkim z minerałów wypłukiwanych ze skał na lądach. Deszcz, wody gruntowe i rzeki przez tysiące oraz miliony lat stopniowo rozpuszczają składniki obecne w skałach, a następnie przenoszą je w stronę mórz i oceanów. Woda opadowa zawiera niewielkie ilości rozpuszczonego dwutlenku węgla, dlatego ma lekko kwaśny odczyn i może reagować z minerałami budującymi skały. W wyniku tych reakcji uwalniane są między innymi jony sodu, wapnia, magnezu, potasu, chlorkowe i siarczanowe.

Rozpuszczonych składników nie widać gołym okiem tak jak piasku czy mułu niesionego przez rzekę. Mimo to ich ilość w skali całej planety jest ogromna. Według danych NOAA rzeki dostarczają do oceanów około 4 miliardów ton rozpuszczonych soli rocznie. Każda pojedyncza rzeka wnosi tylko niewielką część tej ilości, ale wszystkie razem, działając nieprzerwanie przez bardzo długi czas, mają ogromny wpływ na skład chemiczny mórz i oceanów.

Nie oznacza to jednak, że w skałach znajduje się po prostu gotowa sól kuchenna, która zostaje wypłukana i trafia do morza. Do wody przedostają się różne jony i związki mineralne, które później uczestniczą w kolejnych reakcjach chemicznych. Jedne pozostają w wodzie przez bardzo długi czas, inne wiążą się z osadami na dnie, a część zostaje wykorzystana przez organizmy morskie do budowy muszli, szkieletów i innych struktur.

To właśnie długotrwałe wietrzenie skał i transport minerałów przez rzeki są jednym z głównych powodów, dla których morze jest słone. Proces trwa od miliardów lat i nadal zachodzi każdego dnia. Ziemia cały czas się zmienia, a obieg minerałów między lądem, wodą i dnem oceanicznym jest częścią tej geologicznej historii. Więcej o budowie i podziale lądów przeczytasz w Techotece w artykule o tym, ile jest kontynentów i dlaczego ich liczba zależy od przyjętego podziału.

Czy sól w morzu pochodzi wyłącznie ze skał na lądzie?

Nie. Choć ogromna część minerałów trafia do mórz i oceanów wraz z rzekami, źródłem soli są również procesy zachodzące na dnie oceanicznym. Woda morska może przenikać w szczeliny skorupy ziemskiej, gdzie nagrzewa się w pobliżu gorących skał i zaczyna z nimi reagować. Podczas takich reakcji część pierwiastków przechodzi ze skał do wody, a inne składniki są z niej usuwane. Ocean nie jest więc biernym zbiornikiem, do którego minerały spływają wyłącznie z lądów, lecz częścią aktywnego systemu geologicznego Ziemi.

Jednym z najbardziej charakterystycznych przykładów są kominy hydrotermalne występujące na dnie oceanów. Woda przenikająca głęboko w skorupę może osiągać bardzo wysoką temperaturę, a następnie wracać do oceanu bogatsza w substancje uwolnione ze skał. W takich miejscach zachodzą intensywne reakcje chemiczne, które zmieniają skład zarówno wody, jak i samego dna. Badania NOAA pokazują, że podczas krążenia w systemach hydrotermalnych woda może tracić część magnezu i siarczanów, a jednocześnie wzbogacać się między innymi w żelazo, cynk czy miedź.

Znaczenie ma również podwodna aktywność wulkaniczna. Erupcje zachodzące pod powierzchnią mórz i oceanów uwalniają do otoczenia liczne związki chemiczne, a kontakt gorących skał z wodą dodatkowo wpływa na jej skład. Działalność wulkaniczna pod wodą jest znacznie mniej widoczna niż erupcje na lądach, ale stanowi ważną część obiegu materii na naszej planecie. Więcej o tym zjawisku przeczytasz w Techotece w materiale o największych erupcjach wulkanicznych i aktywnych wulkanach.

Pod dnem mórz znajdują się również dawne złoża soli, powstałe w miejscach, gdzie przed milionami lat odparowywała słona woda. Część z nich z czasem została przykryta kolejnymi warstwami osadów, a późniejsze procesy geologiczne mogły przemieszczać te struktury i ponownie włączać zawarte w nich minerały do obiegu. Dlatego odpowiedź na pytanie, dlaczego morze jest słone, obejmuje zarówno minerały wypłukiwane ze skał na lądzie, jak i reakcje zachodzące pod powierzchnią oceanów.

Dlaczego rzeki nie są słone, skoro transportują sól do morza?

Rzeki również zawierają rozpuszczone sole mineralne, ale ich stężenie jest wielokrotnie mniejsze niż w morzach i oceanach. Woda rzeczna jest stale odnawiana przez deszcz, topniejący śnieg, źródła i wody gruntowe, a składniki wypłukiwane ze skał nie pozostają w niej na długo. Są transportowane dalej wraz z nurtem, często przez setki kilometrów, aż ostatecznie trafiają do morza. Dlatego rzeka może przenosić ogromne ilości minerałów w skali roku, a mimo to nadal pozostawać wodą słodką.

W morzu obieg wygląda inaczej. Woda dostarczana przez rzeki może później odparować, ale rozpuszczone w niej sole pozostają w zbiorniku. Para wodna trafia do atmosfery, tworzy chmury i wraca na powierzchnię w postaci opadów, natomiast większość soli nadal znajduje się w oceanie. Przez bardzo długi czas sprzyjało to gromadzeniu się rozpuszczonych minerałów i osiągnięciu znacznie większego zasolenia niż w rzekach.

Szczególnie długo mogą pozostawać w wodzie morskiej jony sodu i chlorkowe, czyli dwa najważniejsze składniki odpowiedzialne za słony smak morza. Inne substancje są szybciej usuwane z wody, na przykład poprzez tworzenie osadów, reakcje chemiczne albo wykorzystanie przez organizmy. Ocean nie gromadzi więc wszystkich minerałów jednakowo, ale w przypadku części z nich czas przebywania w wodzie jest bardzo długi.

To dlatego woda morska jest słona, choć rzeki, które dostarczają do niej minerały, same pozostają słodkie. O różnicy decyduje przede wszystkim stężenie rozpuszczonych soli oraz to, że rzeki są systemem przepływowym, a morza i oceany przez ogromne okresy geologiczne magazynują część dostarczanych do nich składników.

Ile soli zawiera woda morska?

Średnie zasolenie otwartych oceanów wynosi około 35‰, czyli mniej więcej 3,5 proc. Oznacza to, że w kilogramie typowej wody oceanicznej znajduje się około 35 gramów rozpuszczonych soli. To właśnie ich obecność sprawia, że woda morska jest słona, choć jej skład różni się w zależności od miejsca. Na poziom zasolenia wpływają między innymi parowanie, ilość opadów, dopływ słodkiej wody z rzek, topnienie lodu oraz wymiana wody między poszczególnymi akwenami.

Skala staje się bardziej wyobrażalna przy mniejszych ilościach. W 200 gramach przeciętnej wody oceanicznej znajduje się około 7 gramów rozpuszczonych soli. W przypadku całych oceanów liczby są już ogromne — według danych USGS jedna mila sześcienna wody oceanicznej zawiera około 120 milionów ton soli. Choć stężenie na poziomie 3,5 proc. nie brzmi imponująco, przy objętości wszystkich mórz i oceanów przekłada się na niewyobrażalną ilość minerałów.

Nie każde słone morze ma jednak takie samo zasolenie. Wartość około 3,5 proc. jest charakterystyczna przede wszystkim dla otwartych wód oceanicznych. W morzach silnie zasilanych przez rzeki zawartość soli może być znacznie mniejsza, natomiast w gorących i suchych regionach, gdzie intensywne parowanie usuwa dużo wody, zasolenie rośnie. Dlatego Bałtyk jest znacznie mniej słony od Morza Śródziemnego, a Morze Czerwone należy do najbardziej zasolonych dużych mórz połączonych z oceanem.

Różnice są na tyle duże, że można je odczuć podczas kąpieli. W bardziej słonej wodzie ciało łatwiej utrzymuje się na powierzchni, ponieważ wraz ze wzrostem zasolenia rośnie również jej gęstość. Samo określenie „woda morska” obejmuje więc akweny o bardzo różnym składzie — od słonawego Bałtyku po morza, w których stężenie soli wyraźnie przekracza średnią oceaniczną.

Które morza są najbardziej słone? Porównanie zasolenia

Nie każde morze jest tak samo słone. Różnice potrafią być ogromne: w centralnej części Bałtyku zasolenie wynosi zwykle około 0,7–0,8 proc., podczas gdy w Morzu Czerwonym sięga około 4 proc. O tym, ile soli znajduje się w wodzie, decyduje przede wszystkim klimat, intensywność parowania, ilość opadów, dopływ słodkiej wody z rzek oraz to, jak swobodnie dany akwen wymienia wodę z oceanem.

Dla porównania średnie zasolenie otwartego oceanu wynosi około 35 g soli na kilogram wody, czyli w przybliżeniu 3,5 proc. W oceanografii zasolenie podaje się najczęściej w jednostkach praktycznego zasolenia, a w popularnych opisach często stosuje się również promile. Dlatego wartości procentowe w tabeli są orientacyjnym i łatwiejszym do porównania przeliczeniem.

Szczególnie ciekawy jest Bałtyk, ponieważ poziom zasolenia zmienia się w nim bardzo wyraźnie wraz z położeniem. W pobliżu Cieśnin Duńskich, gdzie napływa bardziej słona woda z Morza Północnego, zasolenie jest znacznie wyższe niż w Zatoce Botnickiej czy wschodniej części Zatoki Fińskiej. W Bałtyku właściwym wynosi przeciętnie około 7–8, czyli mniej więcej 0,7–0,8 proc. To kilka razy mniej niż w typowej wodzie oceanicznej.

Na drugim końcu znajduje się Morze Czerwone. Gorący i suchy klimat sprzyja bardzo intensywnemu parowaniu, a dopływ słodkiej wody jest niewielki. Woda znika z powierzchni, lecz sól pozostaje, dlatego zasolenie może przekraczać 4 proc. Słone morze nie musi więc oznaczać jednego, stałego stężenia soli — różnica między poszczególnymi akwenami może być kilkukrotna.

Morze Śródziemne również jest bardziej słone od przeciętnego oceanu. Duże parowanie i stosunkowo ograniczona wymiana wody przez Cieśninę Gibraltarską sprzyjają utrzymywaniu zasolenia na poziomie około 3,8–3,9 proc. Morze Czarne ma z kolei około 1,8 proc., ponieważ dociera do niego dużo słodkiej wody z dużych rzek, między innymi Dunaju, Dniepru i Dniestru.

To, dlaczego morze jest słone bardziej lub mniej od innego akwenu, zależy więc głównie od bilansu między dopływem słodkiej wody a jej utratą przez parowanie. Znaczenie ma także połączenie z oceanem. Morze dobrze wymieniające wodę z otwartym oceanem łatwiej utrzymuje zasolenie zbliżone do oceanicznego, natomiast częściowo zamknięty akwen może z czasem stać się wyraźnie mniej lub bardziej słony.

Warto też wspomnieć o Morzu Martwym, które często pojawia się w zestawieniach najbardziej słonych mórz świata. Jego zasolenie wynosi około 34 proc., czyli prawie dziesięć razy więcej niż w otwartym oceanie. Mimo nazwy Morze Martwe nie jest jednak morzem, lecz bezodpływowym słonym jeziorem, dlatego lepiej traktować je jako ciekawostkę i punkt odniesienia niż bezpośredniego konkurenta Morza Czerwonego.

Jakie sole znajdują się w wodzie morskiej?

Woda morska jest słona przede wszystkim dlatego, że zawiera duże ilości jonów chlorkowych i sodowych, czyli składników kojarzonych z chlorkiem sodu – zwykłą solą kuchenną. Nie są to jednak jedyne substancje rozpuszczone w morzach i oceanach. W naturalnej wodzie morskiej znajdują się także między innymi siarczany, magnez, wapń, potas, wodorowęglany i bromki. Dzięki temu jej skład chemiczny jest znacznie bardziej złożony niż roztwór przygotowany z wody i samego chlorku sodu.

Najwięcej jest jonów chlorkowych. W typowej wodzie oceanicznej ich stężenie wynosi około 19 000 mg na litr, natomiast sodu około 10 500 mg/l. Dalej znajdują się siarczany, których jest około 2700 mg/l, oraz magnez – około 1350 mg/l. Wapń i potas występują już w znacznie mniejszych ilościach, ale również stanowią stały element składu wody morskiej. Poszczególne wartości mogą nieznacznie różnić się w zależności od zasolenia badanego akwenu, dlatego dane dla typowej wody oceanicznej należy traktować jako wartości orientacyjne.

W wodzie nie znajdują się przy tym maleńkie kryształki soli podobne do tych, które wsypujemy do potraw. Po rozpuszczeniu związki rozpadają się na jony, dlatego chlorek sodu występuje w morzu przede wszystkim jako dodatnio naładowane jony sodu oraz ujemnie naładowane jony chlorkowe. Podobnie zachowują się inne sole mineralne obecne w wodzie. To właśnie mieszanina tych rozpuszczonych składników odpowiada nie tylko za smak, ale również za gęstość, przewodnictwo elektryczne i wiele innych właściwości wody oceanicznej.

W wodzie morskiej znajdują się jednak nie tylko sód i chlorki, lecz także wiele innych rozpuszczonych minerałów i jonów. Największy udział mają sód i chlorki, ale obecność magnezu, siarczanów, wapnia, potasu i innych składników sprawia, że naturalna sól morska różni się chemicznie od czystej soli kuchennej. Ich łączne stężenie decyduje o tym, jak bardzo słona jest woda w danym morzu lub oceanie.

Dlaczego Bałtyk ma tak niskie zasolenie?

Bałtyk ma znacznie niższe zasolenie niż większość mórz połączonych z oceanem, a jego wody określa się jako słonawe. Wynika to przede wszystkim z ogromnego dopływu wody słodkiej z rzek oraz bardzo ograniczonej wymiany z Morzem Północnym. Słona woda oceaniczna przedostaje się do Bałtyku przez Cieśniny Duńskie, ale jest to stosunkowo wąskie i płytkie połączenie, dlatego jej napływ nie wystarcza, aby zasolenie zbliżyło się do poziomu typowego dla Atlantyku.

Do Bałtyku spływa woda z rozległego obszaru północnej i środkowej Europy. Zasilają go między innymi Wisła, Odra, Niemen, Dźwina i Newa, a także setki mniejszych rzek. Dostarczana przez nie słodka woda nieustannie rozcieńcza wodę morską. Duże znaczenie ma również klimat. Nad Bałtykiem parowanie jest znacznie mniejsze niż w gorących rejonach Morza Śródziemnego czy Morza Czerwonego, dlatego sól nie koncentruje się tutaj w takim stopniu. Według HELCOM pełna wymiana wód Bałtyku trwa około 30 lat, co dodatkowo pokazuje, jak powolny jest kontakt tego akwenu z bardziej słonymi wodami oceanicznymi.

Zasolenie zmienia się wyraźnie także w obrębie samego Bałtyku. Najwięcej soli znajduje się w jego zachodniej części, w pobliżu Cieśnin Duńskich, gdzie dociera woda z Morza Północnego. Im dalej na północ i wschód, tym zasolenie jest niższe. W Bałtyku właściwym wynosi zazwyczaj około 0,7–0,8 proc., podczas gdy przeciętna woda oceaniczna ma około 3,5 proc. soli. W północnej części Zatoki Botnickiej oraz na wschodzie Zatoki Fińskiej zawartość soli spada miejscami do poziomu zbliżonego do wód słodkich.

Bałtyk zawiera więc kilka razy mniej soli niż przeciętny ocean, a różnica ta wpływa na cały jego ekosystem. Dla części gatunków typowo morskich woda jest tu zbyt mało słona, natomiast wiele organizmów słodkowodnych radzi sobie w niej znacznie lepiej niż w otwartym oceanie. Niskie zasolenie Bałtyku nie jest więc jedynie ciekawostką chemiczną — to jedna z najważniejszych cech, która decyduje o charakterze tego morza.

Dlaczego Morze Czerwone jest znacznie bardziej słone od Bałtyku?

Morze Czerwone ma jedne z najwyższych poziomów zasolenia wśród dużych mórz połączonych z oceanem. Sprzyja temu przede wszystkim gorący i suchy klimat. Opadów jest tam niewiele, rzek dostarczających słodką wodę praktycznie brak, a wysokie temperatury przez większą część roku powodują bardzo intensywne parowanie. Z powierzchni akwenu ubywa więc woda, ale rozpuszczone w niej sole pozostają, przez co ich stężenie stopniowo rośnie.

Znaczenie ma także położenie Morza Czerwonego. Łączy się ono z Oceanem Indyjskim przez stosunkowo wąską cieśninę Bab al-Mandab, dlatego wymiana wody z otwartym oceanem jest ograniczona. Przy niewielkim dopływie wód słodkich i dużym parowaniu zasolenie utrzymuje się na wysokim poziomie, zwykle w granicach około 4 proc., czyli wyraźnie powyżej średniej dla otwartego oceanu wynoszącej około 3,5 proc.

Bałtyk działa pod tym względem niemal odwrotnie. Trafiają do niego ogromne ilości słodkiej wody z rzek, klimat jest chłodniejszy, a parowanie znacznie mniejsze. W Bałtyku właściwym zasolenie wynosi zwykle około 0,7–0,8 proc., czyli jest kilka razy niższe niż w Morzu Czerwonym. To pokazuje, jak bardzo na słoność morza wpływa nie sama obecność soli, ale bilans między parowaniem, opadami, dopływem rzek i wymianą wody z oceanem.

Podobny mechanizm można zauważyć w Morzu Śródziemnym, gdzie ciepły klimat i silne parowanie również sprzyjają wyższemu zasoleniu. Jego średnia wartość w górnych warstwach wody wynosi około 3,8–3,9 proc. i również przewyższa średnią oceaniczną. Im mniej słodkiej wody trafia do akwenu i im więcej wody ucieka z niego przez parowanie, tym łatwiej rośnie stężenie soli.

Czy morza i oceany z czasem stają się coraz bardziej słone?

Skoro rzeki każdego roku dostarczają do mórz i oceanów ogromne ilości rozpuszczonych minerałów, można oczekiwać, że zasolenie powinno stale rosnąć. W początkowych etapach historii Ziemi skład chemiczny oceanów rzeczywiście zmieniał się znacznie mocniej niż dziś, jednak współczesny ocean nie działa jak zbiornik, w którym sól jedynie się gromadzi. To, że woda morska jest słona, nie oznacza więc, że z każdym rokiem staje się coraz bardziej zasolona.

Część minerałów trafiających do morza jest z niego ponownie usuwana. Niektóre jony zostają wykorzystane przez organizmy morskie do budowy muszli i szkieletów, inne wiążą się z osadami opadającymi na dno albo uczestniczą w reakcjach chemicznych zachodzących między wodą a skałami skorupy oceanicznej. W płytkich i silnie parujących zbiornikach sole mogą również wytrącać się z wody, tworząc rozległe złoża, które z czasem zostają przykryte kolejnymi warstwami osadów.

Według danych NOAA rzeki transportują do oceanów około 4 miliardów ton rozpuszczonych soli rocznie, ale jednocześnie ogromne ilości minerałów są usuwane z wody i odkładane między innymi w osadach dennych. W bardzo długiej skali geologicznej oba procesy pozostają w przybliżonej równowadze. Dlatego słone morze nie staje się bez końca coraz bardziej słone tylko dlatego, że rzeki nadal dostarczają do niego kolejne porcje minerałów.

Nie oznacza to jednak, że zasolenie wszędzie pozostaje niezmienne. W konkretnym morzu lub części oceanu może ono wzrastać albo spadać w zależności od ilości opadów, tempa parowania, dopływu rzek, topnienia i zamarzania lodu czy zmian w cyrkulacji wód. Bałtyk, Morze Czerwone i Morze Śródziemne pokazują najlepiej, jak bardzo lokalne warunki potrafią zmienić zawartość soli. W skali całego oceanu te wahania nie oznaczają jednak stałego, nieograniczonego wzrostu zasolenia.

Co dzieje się z solą, gdy woda morska paruje?

Kiedy woda morska paruje, do atmosfery przechodzą przede wszystkim cząsteczki wody, natomiast rozpuszczone sole pozostają w morzu. Zmniejsza się więc ilość samej wody, a zawartość minerałów w pozostałej części rośnie. Jeśli takiego ubytku nie wyrównają opady, dopływ rzek albo wymiana z innym akwenem, zasolenie może stopniowo się zwiększać. To jeden z głównych powodów, dla których jedne morza są znacznie bardziej słone od innych.

Ten sam mechanizm od wieków wykorzystuje się przy produkcji soli morskiej. Wodę doprowadza się do płytkich basenów, gdzie pod wpływem słońca i wiatru stopniowo odparowuje. Gdy roztwór staje się odpowiednio stężony, zaczynają wytrącać się kryształy soli. Naturalne parowanie zachodzące w morzach i słonych jeziorach działa podobnie, choć w znacznie większej skali i przy udziale wielu dodatkowych procesów.

Dobrze widać to w gorących i suchych regionach świata. W Morzu Czerwonym intensywne parowanie pomaga utrzymać zasolenie na poziomie wyższym niż średnia oceaniczna. Jeszcze bardziej skrajny przykład stanowi Morze Martwe, gdzie zasolenie sięga około 34 proc. i jest wielokrotnie większe niż w otwartym oceanie. Mimo nazwy nie jest ono jednak morzem połączonym ze Wszechoceanem, lecz bezodpływowym słonym jeziorem, w którym woda może opuszczać zbiornik głównie przez parowanie.

Parowanie zwiększa zasolenie, ale samo nie odpowiada za to, dlaczego morze jest słone. Sól musi najpierw trafić do wody wraz z minerałami wypłukiwanymi ze skał, transportowanymi przez rzeki lub uwalnianymi w procesach geologicznych. Parowanie sprawia natomiast, że te rozpuszczone składniki pozostają w coraz mniejszej ilości wody, a ich stężenie rośnie.

Czy zamarzanie morza zmienia jego zasolenie?

Tak. Gdy powierzchnia morza zaczyna zamarzać, powstający lód nie zatrzymuje większości rozpuszczonych soli w takich ilościach jak ciekła woda. Podczas tworzenia kryształów lodu znaczna część jonów zostaje wypchnięta do otaczającej wody. Zjawisko to określa się jako odrzucanie solanki i sprawia ono, że świeżo powstały lód morski ma znacznie mniejsze zasolenie niż woda, z której się utworzył.

Sól pozostająca pod lodem zwiększa natomiast zasolenie znajdującej się tam wody. Taka woda staje się również gęstsza, dlatego może opadać w głębsze partie oceanu. W rejonach polarnych proces ten ma znaczenie nie tylko dla lokalnego rozmieszczenia soli, lecz także dla cyrkulacji dużych mas wodnych. Temperatura i zasolenie należą bowiem do najważniejszych czynników decydujących o gęstości wody oceanicznej.

Sytuacja zmienia się ponownie podczas topnienia lodu. Do powierzchniowej warstwy oceanu trafia wtedy woda zawierająca znacznie mniej soli niż otaczające ją morze, przez co miejscowe zasolenie spada. Właśnie dlatego zawartość soli w oceanach nie jest identyczna przez cały rok i może wyraźnie zmieniać się w regionach, w których występuje sezonowe zamarzanie oraz topnienie pokrywy lodowej.

Zamarzanie nie sprawia więc, że sól znika z morza – przede wszystkim zmienia miejsce, w którym się znajduje. Powstający lód zawiera jej mniej, natomiast woda pozostająca pod nim może stać się bardziej słona. To kolejny przykład pokazujący, że odpowiedź na pytanie, dlaczego morze jest słone, wiąże się nie tylko z pochodzeniem minerałów, ale również z nieustannym obiegiem wody i soli w oceanach.

Więcej o warunkach panujących na Ziemi i innych światach przeczytasz w naszym przewodniku po Układzie Słonecznym i jego planetach.

Ile soli znajduje się we wszystkich morzach i oceanach?

Ilość soli rozpuszczonej w morzach i oceanach trudno sobie wyobrazić w codziennej skali. Oceany pokrywają ponad 70 proc. powierzchni Ziemi, a około 97 proc. całych zasobów wody na naszej planecie stanowi woda słona. Przy średnim zasoleniu otwartego oceanu wynoszącym około 3,5 proc. nawet pozornie niewielkie stężenie przekłada się na olbrzymią ilość rozpuszczonych minerałów.

Skalę dobrze pokazują wyliczenia USGS. Gdyby udało się wydobyć całą sól znajdującą się w oceanach, a następnie równomiernie rozłożyć ją na powierzchni wszystkich lądów, powstałaby warstwa o grubości około 166 metrów. To wysokość porównywalna z kilkudziesięciopiętrowym wieżowcem. Trudno o bardziej obrazowy przykład pokazujący, jak ogromnym magazynem soli są ziemskie oceany.

Imponujące liczby pojawiają się już przy znacznie mniejszej objętości wody. Jedna mila sześcienna wody oceanicznej zawiera około 120 milionów ton rozpuszczonych soli. Tymczasem całkowita objętość oceanów jest liczona w ponad miliardzie kilometrów sześciennych wody. Łączna masa znajdujących się w nich soli osiąga więc wartości, których nie da się sensownie porównać z ilościami znanymi z codziennego życia.

Słone morze zawiera tylko kilka procent rozpuszczonych soli, ale w skali całej planety daje to niewyobrażalną ilość minerałów. Większość z nich stanowią związki dostarczane do oceanów i przetwarzane w naturalnym obiegu geochemicznym przez miliony lat. To dobrze pokazuje, dlaczego odpowiedź na pytanie „dlaczego morze jest słone?” dotyczy nie tylko chemii pojedynczej kropli wody, ale również historii całej Ziemi.

Ciekawostki o słonym morzu – liczby, które naprawdę robią wrażenie

Słone morze kojarzy się przede wszystkim z charakterystycznym smakiem wody, ale skala zasolenia staje się znacznie ciekawsza, gdy przełoży się ją na konkretne liczby. W kilogramie przeciętnej wody oceanicznej znajduje się około 35 gramów rozpuszczonych soli, czyli mniej więcej 3,5 proc. jej masy. Bałtyk właściwy ma ich kilka razy mniej, natomiast w Morzu Czerwonym stężenie soli jest wyższe niż przeciętna dla otwartego oceanu.

Różnice między poszczególnymi akwenami są naprawdę duże:

• około 0,7–0,8 proc. – zasolenie powierzchniowe Bałtyku właściwego;
• około 1,8 proc. – Morze Czarne;
• około 3,5 proc. – średnie zasolenie otwartego oceanu;
• około 3,8–3,9 proc. – Morze Śródziemne;
• około 4 proc. – Morze Czerwone;
• około 34 proc. – Morze Martwe, które mimo nazwy jest bezodpływowym słonym jeziorem.

Różnicę można nie tylko zmierzyć, ale również poczuć podczas pływania. Im więcej soli znajduje się w wodzie, tym większa jest jej gęstość, a ciało łatwiej utrzymuje się na powierzchni. Dlatego kąpiel w mocno zasolonym Morzu Martwym wygląda zupełnie inaczej niż pływanie w Bałtyku. Mniejsza, ale nadal zauważalna różnica występuje również między Bałtykiem a znacznie bardziej słonym Morzem Śródziemnym.

Ciekawa jest też sama zawartość wody morskiej. Choć największą część rozpuszczonych soli tworzą jony sodu i chlorkowe, w oceanach znajdziemy również magnez, wapń, potas, siarczany, bromki oraz wiele pierwiastków występujących w śladowych ilościach. Woda morska jest słona nie za sprawą jednego związku chemicznego, lecz całej mieszaniny rozpuszczonych minerałów, która powstawała i zmieniała się przez ogromną część historii Ziemi.

Słone oceany nie muszą być przy tym wyłącznie ziemskim zjawiskiem. Badania Enceladusa, jednego z księżyców Saturna, wskazują na obecność soli w materiale wyrzucanym z jego wnętrza przez gejzery. Jest to jeden z argumentów przemawiających za istnieniem pod lodową skorupą tego księżyca rozległego oceanu ciekłej wody. Więcej podobnych przykładów znajdziesz w Techotece w zestawieniu ciekawostek o planetach Układu Słonecznego i światach poza nim.

Podsumowanie: Dlaczego morze jest słone?

Morze jest słone, ponieważ przez miliony lat trafiały do niego minerały wypłukiwane ze skał i transportowane przez rzeki. Do tego dochodzą procesy zachodzące na dnie oceanicznym, między innymi reakcje wody ze skałami, działalność kominów hydrotermalnych i podwodny wulkanizm. Dzisiejsze zasolenie mórz i oceanów jest więc efektem bardzo długiego obiegu minerałów pomiędzy lądem, wodą i skorupą ziemską.

Duże znaczenie ma również parowanie. Gdy woda opuszcza powierzchnię morza i trafia do atmosfery, większość rozpuszczonych soli pozostaje w akwenie. Dlatego w gorących i suchych regionach zasolenie może być wyższe. Słone morze nie zawsze oznacza jednak takie samo stężenie soli – Bałtyk właściwy ma około 0,7–0,8 proc. zasolenia, Morze Czarne około 1,8 proc., Morze Śródziemne około 3,8–3,9 proc., a Morze Czerwone około 4 proc. Dla otwartego oceanu średnia wynosi około 3,5 proc.

Woda morska jest słona głównie dzięki obecności jonów sodu i chlorkowych, ale znajdują się w niej również magnez, siarczany, wapń, potas oraz wiele innych rozpuszczonych składników. Ich ilość nie rośnie bez końca, ponieważ część minerałów jest jednocześnie usuwana z wody, trafia do osadów dennych albo uczestniczy w procesach chemicznych i biologicznych.

Odpowiedź na pytanie „dlaczego morze jest słone?” prowadzi więc znacznie dalej niż do samej soli. To historia deszczu padającego na skały, rzek transportujących minerały, parującej wody i aktywnego dna oceanicznego. Wszystkie te procesy działają razem od ogromnie długiego czasu i sprawiają, że morza oraz oceany zachowują swój charakterystyczny słony smak.

FAQ

Źródła: NOAA, USGS, HELCOM, Copernicus Marine Service, NASA. Opracowanie własne.

Dziękujemy za przeczytanie artykułu na Techoteka.pl.
Codziennie publikujemy najważniejsze informacje z Polski i ze świata dotyczące technologii, sztucznej inteligencji, nowych rozwiązań cyfrowych oraz trendów technologicznych, które kształtują przyszłość.
Obserwuj nas na Facebooku, aby być na bieżąco z najważniejszymi wydarzeniami ze świata technologii.