Na Ziemi dysponujemy ogromną ilością wody na powierzchni: 2000 trylionów litrów! Jednak woda słodka (ang. freshwater, co czasem jest tłumaczone jako „woda pitna”, a nierzadko błędnie jako „świeża woda”) stanowi zaledwie ok. 1,175% tej ilości – i to licząc łącznie ze wszystkimi lodowcami i wiecznymi (niegdyś) śniegami. Przeważająca większość ziemskich wód to wody oceaniczne, czyli słone.
O składzie wód oceanicznych wiemy sporo – stopień zasolenia oceanów, czyli ilość rozpuszczonych w wodzie soli mineralnych, jest zróżnicowany. Średnie zasolenie wód oceanicznych na Ziemi wynosi 35‰. Niektóre części światowego systemu oceanicznego, słabo połączone z resztą, mają o wiele mniejsze zasolenie – rekordzistą jest tu nasze Morze Bałtyckie o średnim zasoleniu 7‰, najmniejszym przy wybrzeżach, a największym pośrodku i przy cieśninach duńskich (Bałtyk jest też najmłodszym morzem Europy i ma zaledwie 12 tysięcy lat). Średnie zasolenie Morza Czarnego to około 20‰.
Zasolenie wody oceanicznej jest większe w regionach gorących (gdzie parowanie dominuje nad opadami) niż w regionach umiarkowanych. Przykładowo płytkie Morze Czerwone ma średnie zasolenie około 41‰ i jest rekordzistą w systemie oceanicznym. Zasolenie Morza Śródziemnego wynosi ok. 38‰, a Morza Północnego – 35‰.
Jednak zasolenie jest też większe w okolicach bardzo zimnych, gdzie woda morska zamarza (przy 35‰ temperatura krzepnięcia wynosi –2°C). Zamarzając, woda pozbywa się rozpuszczonych w niej soli, które pozostają w części niezamarzniętej i zwiększają jej zasolenie oraz obniżają temperaturę krzepnięcia – co niejako hamuje proces zamarzania.
Najbardziej zasolonymi zbiornikami wodnymi są słone jeziora, aczkolwiek największe z nich – Morze Kaspijskie – jest bardzo zróżnicowane pod tym względem i w części północnej, gdzie wpadają do niego takie rzeki jak Wołga i Ural, ma zasolenie tylko 10–12‰. Natomiast zasolenie jeziora Kara-Bogaz-Goł, będącego dawniej zatoką Morza Kaspijskiego, wynosi aż 350‰! Jest to więcej niż w przypadku Morza Martwego (231‰). Rekordowo wysokie zasolenie znajdziemy w kanadyjskim jeziorze Patience (do 428‰), choć istnieje duże prawdopodobieństwo, że jeszcze silniej zasolone zbiorniki znajdują wewnątrz lądolodu Antarktydy. Powierzchniowy staw Don Juan na tym kontynencie ma zasolenie około 400‰.
W skład soli rozpuszczonych w wodzie oceanicznej wchodzą przede wszystkim chlorki i siarczany(VI) sodu, potasu i magnezu: 26,5‰ NaCl, 3,7‰ MgCl₂, 1,6‰ MgSO₄, 1,2‰ CaSO₄, 0,84‰ K₂SO₄. Szóstym związkiem jest węglan wapnia (0,12‰). Jednak oprócz nich znajdziemy tam jeszcze mnóstwo innych substancji, w tym tak cenne pierwiastki jak złoto i uran.
Nie wszyscy jednak zdają sobie sprawę, że początkowo ocean wcale nie był słony! We wczesnym etapie rozwoju naszej planety panowały wysokie temperatury, więc woda odparowywała, ulegała rozkładowi na tlen i wodór albo reagowała ze związkami zawartymi w magmie. Powstawały w ten sposób minerały i skały, które często przetrwały do dziś. Świeże dostawy wody przybywały na Ziemię z kosmosu, przynoszone przez komety. Gdy skorupa ziemska ostygła i zestaliła się, woda w stanie ciekłym mogła się już gromadzić na jej powierzchni.
Lód kometarny był co prawda zanieczyszczony, jednak zawierał względnie niewielką ilość związków rozpuszczalnych w wodzie. Dlatego właśnie pierwotny ocean nie był słony – skąd wobec tego wzięło się jego zasolenie? W jednej z piosenek zespołu Rammstein możemy usłyszeć, że ocean jest słony od łez rekina, który płacze z powodu samotności. Z kolei mitologia ludów północno-wschodniej Europy zawarta w eposie „Kalevala” opowiada nam o magicznym młynku szczęścia Sampo, który był m.in. źródłem soli, stanowiącej cenny towar. W trakcie rozlicznych perypetii głównego bohatera eposu, Vajnamejnena, Sampo wpadł niestety w morskie odmęty, tam jednak dalej mielił sól, przez co morza są słone.
A co mówi na ten temat nauka? Sprawa jest bardzo ciekawa, ponieważ sól dostarczyły do oceanu rzeki, których wcale nie uważamy za słone (górną granicą zasolenia dla wody słodkiej jest 5‰, a wody pitnej 1‰). A jednak słone rzeki też istnieją w przyrodzie (niezależnie od tego, że poważnym problemem jest emisja solanek do rzek, zwiększająca ich zasolenie, co obserwowaliśmy niestety także niedawno w naszym kraju). Na przykład w Arizonie, na ziemiach Apaczów, znajduje się rzeka o nazwie Salt River, z której Apacze pozyskiwali niegdyś sól. Jej zasolenie w pobliżu źródeł wynosi 10–13‰. Źródła te leżą w obrębie złóż soli, przez które prowadzi też część biegu rzeki – i to jest odpowiedź na nasze pytanie.
Rzeki, zasilane przez źródła wody przenikającej przez warstwy skalne i wymywającej z nich rozpuszczalne sole, dodatkowo wypłukują minerały z ziem, przez które przepływają. I przeważnie wpadają do mórz i oceanów stanowiących część ogólnoplanetarnego systemu. Mogą nieść względnie małą ilość soli, jednak system oceaniczny działa jak wielka destylarka napędzana energią słoneczną, skrzyżowana dodatkowo z wymrażarką w rejonach podbiegunowych. Roztwór, który stanowi woda oceaniczna, jest zatem nieustannie zatężany i trwa to już ponad 4 miliardy lat! Nic więc dziwnego, że zawartość soli w wodzie oceanów stała się całkiem spora.
Tekst pierwotnie opublikowany na facebookowej stronie dla nauczycieli chemii Wydawnictwa Nowa Era.
[źródła: https://naturalniebaltyckie.pl/pl/edukacja/co-warto-wiedziec-o-baltyku; E. Gomółka, A. Szaynok, Chemia wody i powietrza, OWPW, Wrocław 1997; T.H. van Andel, Nowe spojrzenie na starą planetę. Zmienne oblicze Ziemi, PWN, Warszawa 1997; Wikipedia]
[źródła ilustracji Wikimedia Commons: Wonderlane, CC0; dynamosquito from France; praca własna, Aplaice; Tagtek16~commonswiki; NASA, Public Domain; Pierre Roudier; Darvstein, Flickr; Joseph Alanen, Obrona Sampo, tempera na płótnie; praca własna, Hiroooooo]