L´aigua és la substància més abundant de la Terra, forma els mars i els oceans. El seu cicle determina el clima i els processos vitals. La seva presència és essencial per entendre l´origen de la vida, la seva evolució i el seu manteniment a la Terra. La molècula d´aigua H2O és sens dubte la formula química més famosa de totes.

Quan parlem d´H2O ens estem referint a la molècula d´aigua. Aquesta està formada per dos àtoms d´hidrogen i un àtom d´oxigen units per mig d´enllaços químics covalents. La molècula d´aigua és la mínima expressió de l´aigua, és a dir, la part més petita d´aigua que continua mantenint les propietats d´aquesta.

Entre les propietats de l´aigua destaca el fet que és líquida a temperatura ambient, però, us heu preguntat alguna vegada perquè l´aigua és líquida? I més tenint en compte que d´altres substàncies amb una estructura molecular molt semblant com ara el CO2, el SO2 o el NO2 són gasos.

La clau per entendre aquest fet rau en la disposició espacial dels tres àtoms que es troben en la seva molècula. Els dos àtoms d´hidrogen formen entre ells un angle d´uns 105º i al seu vèrtex s´hi troba l´àtom d´oxigen. Amb aquesta disposició, la molècula té una major electronegativitat al costat on es situa l´àtom d´oxigen, més gros i amb una major força d´atracció del nucli vers l´electró de l´hidrogen. Per la seva banda, els nuclis d´hidrogen queden desproveïts parcialment dels seus electrons i manifesten una càrrega elèctrica positiva deguda a la presència del seu únic protó. Aquesta estructura tridimensional de la molècula d´aigua fa que es comporti com a un dipol, és a dir, de la mateixa manera que un imant. El pol positiu està a la regió de la molècula on hi ha els àtoms d´hidrogen i el pol negatiu on hi ha els àtoms d´oxigen.

És precisament l’estructura dipolar de l´aigua la que permet que entre els dipols es formin unions a través de ponts d´hidrogen, la càrrega negativa de l´oxigen exerceix una certa atracció sobre la càrrega positiva del dos àtoms d´hidrogen i es formen aquestes unions. Aquests ponts d´hidrogen són bastant febles però permeten que les molècules dipolars d´aigua formin entre elles grups i es crein agregats amb una major massa molecular que confereix a l´aigua les mateixes propietats que els fluids, i fa que l´aigua es comporti com a líquid.

Aquesta estructura reticular de les molècules d’aigua és la raó per la qual aquesta substància és líquida a temperatura ambient si la comparem amb d´altres substàncies que tenen una estructura molecular molt semblant. Si l´aigua no tingués aquesta dipolaritat no es podrien formar els ponts d´hidrogen entre les molècules i seria un gas també.

Els ponts d´hidrogen són també els responsables per entendre el comportament anòmal de l´aigua en relació a algunes de les seves propietats com ara la seva tensió superficial o la dilatació que pateix quan aquesta solidifica i per això el gel és menys dens que la aigua líquida i els icebergs suren en l´aigua de mar. Això però és una altre històriademar.

Els mars i els oceans són percebuts com a enormes masses d´aigua uniformes i connectades entre elles. Malgrat aquest fet, presenten unes característiques molt diferents segons sigui la seva profunditat, la seva latitud o els agents atmosfèrics predominants. L´elevada capacitat calorífica de l´aigua fa que els mars i els oceans actuïn com a un reservori de calor i puguin transportar aquesta energia al llarg del planeta.

La temperatura (termo) i la salinitat (halina) són dos paràmetres que fan modificar la densitat global de l´aigua. El conjunt d´aquest dos factors és el motor de la circulació oceànica a nivell global cosa que té una importància cabdal en la regulació climàtica del planeta.

Els diagrames T-S representen les variacions de la temperatura y la salinitat d´una massa d´aigua.

Les variacions de la temperatura i de la salinitat de l´aigua determinen el moviment de les mateixes en un transport que s´anomena circulació termohalina o Gran Cinta Transportadora Oceànica que, estableix un flux continu d´aigua entre les latituds més elevades i les latituds tropicals. La circulació termohalina forma una gran corrent d´aigües profundes que es retroalimenta amb els corrents superficials.

Aquestes masses d´aigua en moviment a més de la pròpia matèria transporten també grans quantitats d’energia i per tant determinarà en gran mesura la distribució climàtica. El mecanisme és molt vulnerable i petites pertorbacions que poden arribar a produir alteracions amb efectes catastròfics a nivell global.

Circulació termohalina o Gran Cinta Transportadora

La circulació termohalina comença allà on es formen aigües profundes. En aquests punts, les variacions de salinitat i temperatura produeixen un augment de la seva densitat que obliga a les masses d’aigua superficials a descendir cap al fons. A les regions polars es formen aigües profundes degut a que la formació de gel fa que augmenti la salinitat. Aquest procés va acompanyat pel descens de la temperatura superficial de l´aigua que també afavoreix l´augment de la seva densitat. Als tròpics l´aigua superficial augmenta la seva salinitat a causa dels processos d´evaporació. A aquestes latituds per a compensar la pèrdua d´aigua, afloren cap a la superfície masses d´aigua provenint dels fons marins.

La circulació termohalina engloba aquests corrents profunds que s’uneixen als corrents superficials en una mena de cinta transportadora planetària. A nivell general, les aigües profundes que es formen al sud de Groenlàndia circulen en profunditat recorrent tot l´Oceà Atlàntic de Nord a Sud i d´allí continuen vers a l´Oceà Índic i Pacífic on a les latituds tropicals ascendeixen fins a la superfície i continuen el en aquesta capa fins a retornar al punt de sortida a l´Oceà Àrtic on s´inicia un nou cicle.