Tại sao nước biển lại mặn?

Tất cả nước trên hành tinh của chúng ta, từ nước mưa, nước ở ao hồ, nước biển… đều có chứa những hợp chất hóa học được các nhà khoa học gọi là “muối”. Tuy nhiên, trong số đó chỉ có nước biển luôn có vị mặn, còn các loại nước khác thì không. Tại sao lại có sự khác nhau như vậy, cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây nhé.

Nguồn gốc của đại dương

Trên Trái Đất bao gồm 5 đại dương gồm: Thái Bình Dương, Đại Tây Dương, Ấn Độ Dương, Bắc Băng Dương và vùng biển Nam Cực. Theo dự đoán của các nhà khoa học dựa trên các hóa thạch sinh vật cổ đại được tìm thấy dưới đáy biển thì đại dương có tuổi vào khoảng hơn 500 triệu năm.

Về nguồn gốc của đại dượng, rất nhiều nhà khoa học đã đưa ra các giả thuyết khác nhau nhưng chưa có giả thuyết nào có thể lý giải được toàn bộ các khía cạnh của vấn đề.

Trong số đó, giả thuyết cho rằng cả khí quyển và đại dương đều được tích lũy dần dần từ thời điểm kiến tạo địa chất thông qua quá trình "loại khí" của Trái Đất nhận được nhiều sự đồng ý nhất của các nhà khoa học.

Theo lý thuyết này, hơi nước và các loại khí khác thoát ra từ mắcma nóng chảy của Trái Đất sau khi bay lên cao, được làm lạnh thành mây bao phủ bên trên. Khi Trái Đất nguội đi dưới điểm sôi của nước, mưa bắt đầu xuất hiện và kéo dài liên tục trong nhiều thế kỷ tiếp theo. Lượng mưa này bao phủ hầu như toàn bộ bề mặt Trái Đất, và tạo ra đại dương nguyên sinh đầu tiên. Lúc này, nhờ trọng lực nên nước được giữ lại, không bị rơi ra khỏi Trái Đất.

Nguồn gốc của muối

Nước biển là một hỗn hợp phức tạp bao gồm hợp chất từ xác sinh vật biển bị phân hủy và các loại muối khoáng. Mắcma trên vỏ Trái Đất được làm nguội nhờ phong hóa và xói món. Khi núi được hình thành, các khoáng chất từ trên đất liền bị nước mưa và các dòng suối cuốn theo ra biển và tích tụ dần thành một lượng lớn như ngày nay.

Đá và các trầm tích bên dưới đáy biển cũng góp phần tạo ra một số loại muối trong đại dương. Ngoài ra, muối trong đại dương còn đến từ các loại chất rắn và khí bên trong lòng Trái Đất thoát ra thông qua các miệng núi lửa trong đại dương.

Một lượng lớn nước ngọt từ các sông chảy ra biển, vậy tại sao nước biển không bị dòng nước ngọt làm loãng ra?

Ngày đêm, lượng nước ngọt khổng lồ từ các con sông lớn trên thế giới như sông Amazon, Mississippi, Mê Kông,… vẫn luôn đổ ra các biển Thái Bình Dương, Đại Tây Dương… Vậy sao nước biển vẫn mặn mà không bị làm loãng đi? Lý do là muối chỉ là một trong những yếu tố tạo ra vị mặn của đại dương mà thôi.

Biển cổ đại chỉ chứa một lượng muối nhỏ, không mặn như ngày nay. Nhưng vào khoảng trăm triệu năm trước, dòng nước được tạo ra từ những cơn mưa đầu tiên xối xuống Trái Đất trẻ đã phá vỡ các lớp địa chất và kéo theo những loại khoáng sản ra biển. Điều này khiến nước biển dần mặn hơn. Theo ước tính, mỗi năm những con sông và suối từ Mỹ chảy ra biển đã mang theo 225 triệu tấn chất rắn hòa tan và 523 triệu tấn trầm tích. Nếu tính tất cả các con sông trên Trái Đất thì số lượng muối khoáng đổ ra biển mỗi năm lên tới 4 tỷ tấn.

Cho ta biết rằng, dưới tác động của nhiệt từ Mặt Trời, hơi nước gần như tinh khiết ở biển bốc lên cao, nhưng muối khoáng thì vẫn nằm lại biển. Hơi nước này được những cơn gió mang tới các nơi khác. Hơi nước sẽ ngưng tụ khi gặp không khí lạnh ở trên cao và rơi xuống đất tạo thành mưa. Lượng mưa trên đất liền sẽ quy tụ vào các con suối, sông và cuối cùng lại đổ ra biển. Lượng nước ngọt này sẽ hòa tan lượng muối dưới biển khiến nước biển tiếp tục có vị mặn. Chu trình này cứ diễn ra liên tục như vậy.

Vòng tuần hoàn của nước.

Thành phần của nước biển

Sau nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học vẫn chưa thể hoàn toàn hiểu hết những thành phần hóa học của nước biển. Nguyên nhân chính là do kích thước quá lớn của Đại dương, chiếm tới 70% bề mặt Trái Đất, môi trường biển có hệ thống các hợp chất hóa học cực kỳ phức tạp mà một số nguyên tố trong số đó lại liên tục biến đổi theo chu kỳ thời gian.

Thành phần của nước biển.

Hiện nay, các nhà khoa học mới chỉ phát hiện ra 72 nguyên tố hóa học trong nước biển, một con số quá nhỏ bé so với lượng hợp chất thực sự tồn tại trong đại dương. Một số nhà khoa học cho rằng, trong nước biển tồn tại tất các nguyên tố hóa học tự nhiên của Trái Đất, thậm chí các nguyên tố này còn kết hợp với nhau ở cả 2 dạng hòa tan, hoặc kết tủa thành những chất lắng đọng dưới đáy biển. Ngay cả khi đã được kết tủa, dưới sự tác động của các quá trình diễn ra liên tục trong môi trường biển các hợp chất này vẫn có khả năng thay đổi thành phần hóa học.

Nước biển mặn đến mức nào?

Theo ước tính của các nhà hóa học, có hơn 50 triệu tỷ tấn chất hòa tan trong các đại dương trên Trái Đất. Nếu có thể tách muối trong nước biển ra và mang lên mặt đất và trải đều khắp các lục địa, nó sẽ tạo ra một lớp dày tới 152m, tương đương với một tòa nhà 40 tầng hiện nay.

Trong 28 lít nước biển có chứa khoảng 1kg muối, theo tính toán của các nhà nghiên cứu thì nước biển mặn hơn nước ngọt trong hồ khoảng 220 lần.

Tuy nhiên, độ mặn của nước biển có sự thay đổi ở các khu vực khác nhau trên Trái Đất, nó phụ thuộc vào các yếu tố như mức độ bay hơi, lượng mua, mức độ băng tan, lượng nước chảy từ sông suối, tuyết rơi, gió, chuyển động của sóng vào các dòng hải lưu.

Nước biển mặn nhất…

Vùng biển có độ mặn nhất thuộc về biển Đỏ và khu vực vịnh Ba Tư, 2 khu vực có tốc độ bay hơi của nước biển cao nhất, với 40 o/oo, đơn vị phần nghìn (o/oo) để đo lường về độ mặn.

Biển đỏ là vùng biển mặn nhất thế giới.

So sánh giữa các đại dương lớn với nhau, đại dương có mức độ mặn của nước biển lớn nhất là Đại Tây Dương với độ mặn trung bình vào khoảng 37,9 o/oo. Tại Bắc Đại Tây Dương biển Sargasso là khu vực có độ mặn lớn nhất do nhiệt độ ở khu vực này khá cao và nằm xa đất liền nên không nhận được nguồn nước ngọt từ sông suối.

Nước biển có độ mặn thấp nhất thuốc về khu vực biển Bắc cực và Nam cực, 2 khu vực có nhiệt độ thấp, có mưa liên tục và băng tan chảy.

Những vịnh nhỏ ven biển như biển Baltic (độ mặn từ 5 đến 15 o/oo), biển Đen (độ mặn dưới 20 o/oo)... có độ mặn thấp hơn so với mức trung bình bởi được bổ sung nguồn nước ngọt mới khối lượng vài tỷ tấn mỗi ngày.

Độ mặn của những vùng biển dọc theo miền duyên hải của các quốc gia cũng thay đổi theo vị trí địa lý và thời gian trong năm.

Nhìn chung, độ mặn trung bình của nước biển trên toàn Trái Đất là khoảng 35 o/oo. Đây là kết quả do nhà khoa học William Dittmar ước tính hồi năm 1884, sau khi phân tích 77 mẫu nước biển tại nhiều nơi khác nhau trên thế giới.

Kết quả thành phần của 77 mẫu nước biển.

Thành phần nước sông và nước biển khác nhau như thế nào?

Bảng phân tích của William Dittmar cho thấy, nước biển bao gồm nhiều loại hợp chất khác nhau. Trong đó Natri và Clo (kết hợp thành NaCl) là nhân tố chủ yếu tạo nên vị mặn của nước biển, chiếm 85% thành phần chất hòa tan trong nước biển. Trong đại dương, Lượng Clo gấp 46 lần so với Canxi.

Trong nước sông có chứa một lượng Silicat và hợp chất sắt, trong nước biển thì không có. Ngoài ra, 50% các chất rắn hòa tan chứa trong nước sông là hợp chất Canxi Bicacbonat, ít hơn 2% so với nước biển.

Tỷ lệ các thành phần chính của nước biển gần như không đổi, NaCl, Magie, Sulfat, Canxi và Kali chiếm tới 99% các hợp chất rắn hòa tan trong nước dù độ mặn và tổng số muối chứa bên trong nước biển có sự khác nhau giữa các nơi trên thế giới.

Còn các nguyên tố khác không phổ biến như nhôm, đồng, thiếc,... các chất khí hòa tan như Oxi, CO2, Nitơ thì tỷ lệ có sự khác biệt giữa các vùng nước biển khác nhau.