Hvorfor er havet salt, og betyder det noget?

Resume

En mundfuld vand under en svømmetur i en sø kan være ubehageligt, men intet sammenlignet med den samme situation under en svømmetur i havet. En uforudset mundfuld havvand efterlader dig gispende efter et glas vand, der kan vaske den salte smag ud af munden. Men har du nogensinde overvejet, hvorfor havet er salt?

I denne artikel vil vi dykke ned i havvands saltkoncentration (salinitet) og vise, at der er mere på spil, end du måske har troet. Hvor kommer havets salt fra? Hvad er det lavet af, og hvordan måles saltholdigheden? Og hvorfor er havets saltindhold overhovedet interessant?

Hvad er salt?

Salt er mere end bare hvide krystaller i saltkværnen ved middagsbordet, som vi tilsætter maden for at få den til at smage bedre. Lad os grave et spadestik dybere. Det meste havsalt, 97 %, består af ioner (elektrisk ladede atomer eller molekyler) såsom natrium (Na+), klorid (Cl-), sulfat (SO₄^2-) og magnesium (Mg²⁺) (se figur 1).

Andelen af salt i havet — Figur 1. Hvad er der i et kilo (1.000 g) havvand? Det meste er vand, dvs. H2O (956,6 g). Resten består af en samling salte (34,4 g). Hovedparten er saltene klorid og natrium, der udgør 86 % af den samlede mængde salt. Meget af det resterende salt er sulfat, magnesium, calcium og kalium.

Havet får det meste af sit salt fra en proces, der kaldes kemisk forvitring (se figur 2). En blanding af vand fra regn plus ilt (O₂) og kuldioxid (CO₂) fra luften reagerer med de mineraler, som klipper er lavet af, og opløser dem. Du kan se denne proces på steder, hvor regnvand har gjort klippeoverflader glatte, eller ved at kigge på statuer eller udsmykning på bygninger der har mistet deres originale form.

Saltudvaskning fra sten og klipper — Figur 2. (A) Sten består af en blanding af anioner og kationer. Vandmolekyler har en svag positiv ladning i den ene ende og en svag negativ ladning i den anden. Idet modsatte elektriske ladninger tiltrækker hinanden, kan vandmolekylerne tiltrække og omgive stens ioner alt efter, hvilken ladning ionen har. Derved isoleres ionerne fra hinanden i vandet. Dette opløser sten i en proces, der kaldes kemisk stenforvitring. (B) Saltene (ionerne) bliver i sidste ende ledt ud i havene. Havets saltholdighed er højest i det åbne hav, hvor vandet forsvinder gennem fordampning, og de opløste salte efterlades. Floder har lav saltholdighed, og kystvande ligger generelt midt imellem.

Vandmolekyler består af brint- og iltatomer. I brintdelen af vandmolekylet er der en let positiv ladning, og i iltens ende er der en let negativ ladning. Det gør vand til et fremragende opløsningsmiddel for ioner, som ligeledes er ladede (se figur 2).

Klipper og mineraler indeholder en blanding af ioner, som kan opdeles i dem, der har en negativ ladning (anioner), og dem der har en positiv ladning (kationer). Modsatte ladninger tiltrækker hinanden, og derfor omringer vandmolekylerne ionerne og isolerer dem fra hinanden. Så selvom vand i en å eller flod ikke smager salt, indeholder det faktisk salt – bare i en meget lav koncentration.

Hvorfor er havvand salt?

Åer og floder løber i sidste ende ud i havet og fører de opløste salte fra klippeforvitringen med sig (se figur 2). Når havvandet senere fordamper op i luften, efterlades saltene i havene. Det fordampede vand falder til sidst som regn (eller sne) over land. Dermed gentager hele processen sig og tilfører i sidste ende havet mere salt.

Men det er ikke hele historien, for ellers ville havene gradvist blive mere og mere saltholdige, indtil de til sidst var så salte, at de ikke kunne opløse mere salt. Saltvand er salt, men ikke så salt! Prøv selv at eksperimentere med det: se, hvor meget bordsalt du kan opløse i 1 liter vand. Det vil være meget mere end de ~35 gram pr. liter, der er i havet. Så der må være andre processer på spil, der langsomt fjerner salt fra havet.

Salt fjernes langsomt fra havet ved hjælp af flere forskellige processer. Fordampning af vand i lavvandede kystlaguner kan få saltkoncentrationen til at stige så meget, at saltet bundfældes og samler sig på havbunden. Det er sådan, man kan høste havsalt til brug i madlavning. Salt kan også langsomt flytte sig fra hav til land igennem små vanddråber i luften. Når vandet fordamper, efterlader det saltet på land. Derudover fjerner saltvand, der siver gennem sprækker i havbunden tæt ved undersøiske vulkanske højderygge, også langsomt salt fra vandet. I sidste ende bliver salt-ioner dog hængende i havet tusinder af gange længere (flere millioner år), end vandmolekyler gør (tusindvis af år), hvilket gør, at havvand er mere salt end flodvand.

Måling af saltholdighed

På verdensplan foretages der hver dag millioner af målinger af havets saltholdighed. Lad os se på, hvorfor det er nødvendigt, og hvordan man gør det.

Havvandets saltholdighed og temperatur påvirker havvandets massefylde. Jo mere salt, der er opløst i vandet, jo mere vejer det: 1 liter ferskvand ved 10˚C vejer 1.000 gram, imens 1 liter havvand ved samme temperatur vejer 1.026 gram. Forskelle i havtemperaturer og saltholdighed på forskellige steder og ved forskellige dybder påvirker havstrømmene. Hvis vi gerne vil forstå, hvordan havene påvirker det lokale vejr, det globale klima og fordelingen af ressourcer som f.eks. fisk, er vi nødt til at forstå havets cirkulation, og her spiller saltholdigheden en central rolle.

Målingen af saltholdighed er ikke nogen let opgave. Som tidligere nævnt, er salt ikke blot et enkelt stof, men flere forskellige i en blanding. I gamle dage fordampede man eksakte mængder saltvand, og så vejede man de salte, der var tilbage. I 1800-tallet tog den danske geolog Johan Georg Forchhammer skridtet videre og bestemte koncentrationerne af de enkelte salte, hvilket er en enormt tidskrævende proces, selv når det blot er en enkelt vandprøve. Efter omhyggeligt at have målt prøver, der blev sendt til ham af opdagelsesrejsende fra hele verden, opdagede Forchhammer, at de relative mængder af de forskellige salte i havvand næsten altid er ens, hvilket gjorde tingene meget lettere. Det betød, at forskere kunne nøjes med at veje blot en af saltene, f.eks. klorid-ionen (Cl-), som findes i høje koncentrationer og er nem at måle på. Saltholdigheden kan derefter beregnes ved at gange med den konstant, som Forchhammer fandt frem til: 1,812. Dette tal er bemærkelsesværdigt tæt på moderne estimater (1,815), hvilket er forbløffende, taget i betragtning af, at han arbejdede med simpelt udstyr og ikke engang havde adgang til elektrisk lys.

I 1960’erne blev der udviklet elektronisk udstyr til at vurdere saltholdighed ved at måle, hvor godt en havvandsprøve leder elektricitet. Det er grundlaget for moderne saltholdighedsmålere, som kan monteres på droner kaldet Argo-bøjer, der sættes ud i havet og sender data tilbage til forskerne via satellitter. Disse undervandsdroner har nogle sensorer, der kan måle tryk (for at finde dybden), temperatur og ledningsevne (for at finde saltholdigheden). De driver med havstrømmene og styrer automatisk, hvor godt de synker eller flyder. Når de synker ned og stiger op, indsamler de målinger af havvandets værdier, som gør det muligt for forskere at konstruere et kort over havets saltholdighed (se figur 3).

Figur af saltindhold forskellige steder i havet. — Figur 3. (A) Saltholdigheden i overfladevandet rundt om i verdenshavene. De mørkerøde farver indikerer den højeste saltholdighed, som ofte findes i troperne, hvor varmt vejr fører til mere fordampning. (B) Et snit gennem Atlanterhavet (den røde linje på det lille kort), som viser, hvordan saltholdigheden kan ændre sig med dybden. Den højeste saltholdighed findes i overfladevandet i troperne (på begge sider af ækvator). På dybere vand (over 500 m dybt) er saltholdigheden lidt lavere end ved overfladen. <i>Data fra World Ocean Atlas 2018.</i>

Historien fortsætter

Med alle disse fremskridt skulle man tro, at puslespillet om havets saltholdighed er løst. Det er dog ikke tilfældet. Selvom Forchhammers idé om den konstante sammensætning af salt i havvand har været enormt nyttig, er der faktisk små, men målbare forskelle i saltsammensætningen på tværs af havene og deres regioner. Selv om disse forskelle er små, er de vigtige, hvis vi ønsker at beskrive havvandets egenskaber nøjagtigt. Derfor er forskerne nu i gang med at revidere den metode, de bruger til at beregne havets saltholdighed, så de tager højde for, at saltsammensætningen i havvandet alligevel ikke er konstant.

Efter over 150 år forsætter historien med at udvikle sig. Salt er mere komplekst, end du måske går rundt og tror. Husk det, næste gang en bølge overrasker dig, og du får munden fuld af saltvand.

Forfattere

Colin A. Stedmon og André W. Visser

Artiklen er oversat fra en artikel i det videnskabelige ungdomstidsskrift Frontiers for Young Minds

Den originale artikel på engelsk kan hentes her

Udarbejdelsen af artiklen er støttet af Jens Smeds Oceanografiske Fond.

Reference

Stedmon CA and Visser AW (2023) Why is the Sea Salty and Does it Matter?. Front. Young Minds. 11:1097831. doi: 10.3389/frym.2023.1097831