Kāpēc jūra ir sāļa?

JA VISU sāli, kas ir jūrā, vienmērīgi izklātu uz zemes, tas veidotu vairāk nekā 150 metru biezu slāni — aptuveni 45 stāvu mājas augstumā! Taču neskaitāmas upes nemitīgi iepludina jūrā saldūdeni. No kurienes tad jūrā tik daudz sāls? Zinātnieki ir atklājuši vairākus jūras sāļuma avotus.

Viens no tiem ir zeme zem mūsu kājām. Iesūkdamies augsnē un iežu plaisās, lietus ūdens nelielā daudzumā izšķīdina minerālus, starp kuriem ir arī dažādi minerālsāļi, un ieskalo tos strautos un upēs, kas savukārt aiznes tos uz jūru (1). Šo procesu sauc par iežu ķīmisko dēdēšanu. Protams, sāļu koncentrācija saldūdenī ir pārāk maza, lai mēs tos spētu sagaršot.

Otrs avots ir minerālsāļi Zemes garozā zem jūrām un okeāniem. Okeāna dibenā ūdens pa plaisām sūcas karstajās zemes dzīlēs, pārkarst un atgriežas virspusē, nesot līdzi izšķīdušus minerālus. Zemūdens karstie avoti, no kuriem daži veido īstus dziļūdens geizerus, izšļāc šo ķīmisko vielu šķīdumu okeānā (2).

Līdzīgs rezultāts ir arī pretējam procesam: zemūdens vulkāni izverd okeānos lielu daudzumu karstu iežu, un daļa vielu, ko tie satur, pēc tam izšķīst ūdenī (3). Sāļu koncentrāciju palielina arī vējš, kas no sauszemes iepūš jūrās un okeānos minerālu daļiņas (4). Visu šo procesu rezultātā jūras ūdens kļūst par šķīdumu, kurā atrodami gandrīz visi elementi, kādi vien ir zināmi. Taču galvenais savienojums, kas nosaka jūras ūdens sāļumu, ir nātrija hlorīds — tā pati viela, ko  visi pazīst kā vārāmo sāli. Nātrija hlorīds veido 85 procentus no visiem jūras ūdenī izšķīdušajiem sāļiem.

Kāpēc sāļu koncentrācija ir nemainīga?

Sāļi koncentrējas jūrā tāpēc, ka ūdens, kas no tās iztvaiko, ir gandrīz pilnīgi tīrs: ūdenim iztvaikojot, minerāli paliek. Bet minerālvielu krājumi jūrās un okeānos nemitīgi papildinās, tomēr ūdens sāļums ir tikpat kā nemainīgs — aptuveni 35 promiles (tūkstošās daļas). Tātad acīmredzot sāļu un citu minerālvielu daudzums vienlaikus gan palielinās, gan samazinās apmēram vienā un tajā pašā ātrumā, tāpēc rodas jautājums: kur gan visi šie sāļi paliek?

Daudzus izšķīdušo sāļu komponentus asimilē dzīvie organismi. Piemēram, koraļļi, moluski un vēžveidīgie no ūdens un uzņemtās barības iegūst kalciju, ko tie izmanto skeletu vai čaulu veidošanai. Savukārt mikroskopiskās kramaļģes jeb diatomejas intensīvi asimilē silīciju. Baktērijas un citi organismi barojas ar izšķīdušajām organiskajām vielām. Galu galā visi dzīvie radījumi mirst vai tiek apēsti, un gan organismu mirstīgās atliekas, gan izkārnījumi nosēžas jūras dibenā, nesot līdzi sāļus un citas minerālvielas, ko šie radījumi bija asimilējuši (5).

Bez šiem bioķīmiskajiem procesiem jūrā darbojas arī citi mehānismi, kas samazina sāļu koncentrāciju. Piemēram, vulkāniskie pelni, kā arī māls un citas cietas daļiņas, ko jūrās un okeānos ieskalo upes vai lietus un kūstošā sniega ūdeņi, uz savas virsmas saista dažus sāļus un nogrimst kopā ar tiem. Sāļi nogulsnējas arī uz akmeņiem un klintīm. Visos šajos daudzveidīgajos procesos liela daļa sāļu ar laiku nonāk jūras dibenā (6).

Daudzi zinātnieki uzskata, ka sāļu aprites ciklu noslēdz ģeofizikālie procesi, kas prasa miljoniem vai varbūt pat miljardiem gadu. Zemes garoza sastāv no milzīgām tektoniskajām plātnēm. Dažās plātņu saduras vietās veidojas subdukcijas zonas, kur viena plātne slīd zem otras un iegrimst karstajā mantijā. Parasti blīvākā okeāniskā plātne grimst zem blakus esošās kontinentālās plātnes, kuras blīvums ir mazāks, un kā milzu konveijera lente nes līdzi sāļu nogulumus, kas uz tās sakrājušies. Tā liela daļa Zemes garozas mazpamazām tiek pārstrādāta (7). Zemestrīces, vulkāni un riftu zonas ir trīs šī procesa izpausmes. *

Pārsteidzoša stabilitāte

Pasaules okeāna sāļums dažādās vietās ir nedaudz atšķirīgs, un dažkārt tas svārstās arī  atkarībā no gadalaika. Ja neņem vērā iekšzemes ūdenskrātuves, vissāļākie ūdeņi ir Persijas līcī un Sarkanajā jūrā, kur iztvaikošana ir ļoti intensīva. Vietās, kur bagātīgi līst vai kur okeānā ieplūst lielas upes, ūdens parasti ir mazāk sāļš. Arī kūstošo polāro ledāju tuvumā sāļums ir mazāks par vidējo, jo ledus ir sasalis saldūdens. Turpretī tur, kur jūrā veidojas ledus, sāļu koncentrācija ūdenī palielinās. Tomēr caurmērā jūras ūdens sāļums ir ļoti stabils.

Jūras ūdenim ir arī samērā nemainīgs pH — rādītājs, kas raksturo šķīduma skābumu vai sārmainību (ja pH ir 7, šķīdums ir neitrāls). Jūras ūdens pH svārstās robežās no 7,4 līdz 8,3, proti, tas ir viegli sārmains. Salīdzinājumam var minēt, ka cilvēka asinīm pH ir aptuveni 7,4. Ja ūdens pH pārsniegtu minētās robežas, okeāni būtu nopietni apdraudēti. Daži zinātnieki baidās, ka jau tagad šīs briesmas ir visai reālas. Liela daļa ogļskābās gāzes, kas nonāk atmosfērā cilvēku darbības rezultātā, galu galā nokļūst okeānos, kur tā reaģē ar ūdeni, veidojot ogļskābi. Tas nozīmē, ka cilvēku darbības dēļ okeāni, iespējams, lēnām paskābinās.

Daudzi no mehānismiem, kas padara stabilu jūras ūdens ķīmisko sastāvu, joprojām nav līdz galam izprasti. Taču viss, ko cilvēkiem līdz šim izdevies izpētīt, skaidri liecina par neizsakāmo gudrību, kas piemīt Radītājam, kurš rūpējas par savu roku darbu. (Atklāsmes 11:18.)

[Zemsvītras piezīme]

[Shēma/Attēli 16., 17. lpp.]

(Pilnībā noformētu tekstu skatīt publikācijā)

Lietus

1 Minerāli, ko satur ieži

2 Zemūdens karstais avots

3 Zemūdens vulkāna izvirdums

4 Vējš

OKEĀNS

OKEĀNA DIBENS

ZEMES GAROZA

5 Kramaļģes

6 Vulkāna izmeši

7 SUBDUKCIJAS ZONA

[Norādes par autortiesībām]

Karstais avots: © Science VU/Visuals Unlimited; izvirdums: REUTERS/Japan Coast Guard/Handout

Kramaļģes: Dr. Neil Sullivan, USC/NOAA Corps; vulkāna fotoattēls: Dept. of Interior, National Park Service

[Papildmateriāls/Diagramma 18. lpp.]

Jūras sāļi

Lai gan zinātnieki jau vairāk nekā gadsimtu ir pētījuši jūras ūdeni, viņu zināšanas par tā ķīmisko sastāvu joprojām ir nepilnīgas. Tomēr zinātniekiem ir izdevies aprēķināt dažādu sāļu īpatsvaru jūras ūdenī. Šķīstošie sāļi ūdenī ir jonu formā, un šo jonu savstarpējās proporcijas jūras ūdenī ir šādas:

[Diagramma]

55% hlora joni,

30,6% nātrija joni,

7,7% sulfātu joni,

3,7% magnija joni,

1,2% kalcija joni,

1,1% kālija joni,

0,4% bikarbonātu joni,

0,2% broma joni

un citi, piemēram, borātu joni, stroncija joni un fluora joni.

[Papildmateriāls/Attēls 18. lpp.]

Sāļāka par okeānu

Dažas iekšzemes ūdenskrātuves ir sāļākas nekā okeāns. Viens no pazīstamākajiem piemēriem ir Nāves jūra, kas ir pasaules sāļākā ūdenstilpne. Ūdens ieplūst Nāves jūrā, ko Bībeles laikos sauca par Sāls jūru, un nes līdzi izšķīdušus sāļus un citas minerālvielas. (4. Mozus 34:3, 12.) Tā kā Nāves jūras krasti ir pati zemākā sauszemes vieta, ūdens var atstāt jūru, vienīgi iztvaikojot, un vasarā iztvaikošanas dēļ ūdens līmenis šajā jūrā var nokristies par divarpus centimetriem dienā.

Šādos apstākļos sāļu koncentrācija ūdens virsējā slānī sasniedz aptuveni 30 procentus — tas nozīmē, ka Nāves jūrā ūdens ir gandrīz desmitreiz sāļāks nekā Vidusjūrā. Tā kā līdz ar sāļuma palielināšanos pieaug ūdens blīvums, peldētājiem ir ļoti viegli turēties virs ūdens. Nāves jūrā ir iespējams bez jebkādiem palīglīdzekļiem atgulties ūdenī uz muguras un mierīgi palasīt avīzi.

[Papildmateriāls 18. lpp.]

Sāļi palīdz attīrīt gaisu

Pētījumi liecina, ka cieto daļiņu piesārņojums gaisā kavē nokrišņu veidošanos mākoņos virs sauszemes. Turpretī virs okeāniem lietus labi veidojas arī piesārņotos mākoņos. Zinātnieki uzskata, ka šo atšķirību nosaka jūras sāļu aerosoli (gaisā izkliedētās sāļu daļiņas), kas rodas no jūras šļakatām.

Ūdens pilītes, kas veidojas ap gaisa piesārņojuma daļiņām, parasti ir pārāk sīkas, lai kļūtu par lietus lāsēm un kristu zemē, tāpēc tās paliek izkliedētas atmosfērā. Mākoņos virs okeāniem sāļu aerosoli sekmē nokrišņu rašanos, piesaistot šīs sīkās pilītes un veidojot lielākas. Iznākumā nolīst lietus, kas palīdz attīrīt atmosfēru no piesārņojuma.