一项最新发现颠覆了我们对极端低温下化学反应的认知，它或许能解释为何许多北极河流正逐渐变成红褐色。

多年来，科学家们一直认为冰是自然界的保存剂：冰冷、静止且呈化学惰性。然而，近日发表于美国《国家科学院学报》周刊的瑞典于默奥大学领导的一项研究证明了相反的结论。实际上，冰能引发比水更剧烈的化学反应。

这一发现改变了我们对冰在地球上作用的认知。极端低温不但不会抑制化学反应，反而能加速其进程。研究人员观察到，当水结冰时，冰晶之间会形成微小的液态空腔。在这些微观空间中，分子被困住并高度浓缩，从而使反应速度大幅提升。

这项研究聚焦于一种名为针铁矿(α–FeOOH)的常见矿物，这种氧化铁存在于土壤、岩石和沉积物中。当与草酸盐(植物和土壤中天然存在的有机酸)结合时，科学家发现即使在零度以下，铁元素仍能释放到水中。

研究团队发现了一个惊人现象：零下10摄氏度的冰能溶解的铁元素比4摄氏度的液态水更多。这完全违背了基础化学原理，即通常低温会抑制任何化学反应。

问题的关键在于“冷凝浓缩”现象：固化过程会将杂质排挤到微小水囊中。在这些微空间中，酸度和反应物浓度急剧上升，形成极端化学环境。冰层在此充当天然反应器，能够溶解矿物中的铁并将其释放至环境中。研究人员甚至在零下30摄氏度的极端低温下观察到活跃反应，而这个温度区间通常不会发生任何化学变化。

这种现象表明冰并非被动物质，而是具有生命力的化学介质。理解这一特性有助于解释为何地球北半球某些生态系统正以超出预期的速度发生变化。

该研究最重要的发现之一与冰冻融化周期相关。冰层每次融化再结晶时，都会释放先前被封存的有机化合物。这些化合物与铁矿物混合后会引发新反应，并使这一过程不断循环。

这意味着，每次循环都会向环境释放更多可溶性铁元素。在自然界中，这些铁元素会迅速氧化，使水体呈现橙色或棕色。正是这种现象导致许多北极河流出现“氧化”现象，这种肉眼可见的变化令科学家和当地社区深感忧虑。

研究人员还发现盐度也能影响该过程：淡水或微咸水加速铁的溶解，而盐度较高的海水则减缓溶解。这一细节对于理解北方河流、湖泊和沿海地区的差异至关重要。

这项研究不仅限于北极地区。当铁矿物与有机酸接触时，同样的化学过程也可能发生在冻土层、大气气溶胶或寒冷矿区。每次解冻都可能将铁元素及其他物质释放到环境中，改变河流湖泊的化学性质，进而影响水生生态系统。