Геоморфологи, изучающие особенности поверхности Земли и процессы, сформировавшие их, давно интересовались тем, как наводнения, в частности катастрофические прорывы, возникающие, например, при прорыве ледяной плотины ледникового озера, могут изменить поверхность планеты не только на Земле, но на Марсе.
Теперь геолого-геофизические исследователи Исаак Ларсен из Массачусетского университета в Амхерсте и Майкл Лэмб из Калифорнийского технологического института предложили и протестировали новую модель наводнений, формирующих каньоны, которая предполагает, что глубокие каньоны могут образовываться в коренных породах при значительно меньшем воды, чем считалось ранее. Они отмечают, что «восстановление масштабов наводнений, образующих каньоны, необходимо для понимания того, как наводнения изменяют поверхности планет, гидрологию раннего Марса и резкие изменения климата».
Ларсен и Лэмб применили свою новую модель к «каналообразным струпьям» в восточной части штата Вашингтон, где, как и на Марсе, есть очень глубокие каньоны, вырезанные в трещиноватой базальтовой породе. Исследователи говорят, что их результаты предполагают, что «в морфологии каньонов, таких как террасы, формы долин и профили склонов на Земле и Марсе, могут быть глубокие отпечатки как истории, так и сброса наводнений, которые требуют дальнейшего изучения». Подробности - в свежем номере Nature.
Исследователи говорят, что каналы в струпьях сегодня, которые имеют до 650 футов (200 метров) в глубину и 3 мили (5 км) в ширину, вероятно, были образованы паводковыми стоками, в пять-десять раз меньшими, чем предполагалось до краев, что объясняется «значительно более низкими расходами мегапаводков, чем считалось ранее». Канальные струпья - классический ландшафт в истории геоморфологии, и мы предлагаем новые взгляды на то, как он образовался».
До 1920-х годов ученые не понимали, что могло сформировать измученный ландшафт восточного Вашингтона, который десятилетиями изучал Дж. Харлен Бретц, гигантская фигура в науках о Земле, вспоминает Ларсен. Бретц первым предположил, что они образовались в результате катастрофического наводнения неизвестного происхождения. Его взгляды отвергались в течение многих лет, но позже Бретц был оправдан, когда ледниковое озеро Миссула было определено как источник паводковых вод..
Поскольку большинство ученых пришли к выводу, что каньоны объясняются катастрофическими наводнениями, а затем попытались оценить расход паводковых вод, они предположили, что наводнения заполнили каньоны до краев, огромным количеством воды. Но альтернативная гипотеза, предложенная и теперь проверенная Лэмбом и Ларсеном, утверждает, что по мере того, как паводковые воды врезаются в коренную породу, каньон углубляется, а это означает, что для его формирования требуется меньше воды.
Ларсен говорит: «Наша общая концепция состоит в том, что дно русла прорезалось и опускалось по мере того, как происходили наводнения, и вам необходимо учитывать это при реконструкции сценария масштабов наводнения. Это относится к струпьям, к Марсу и другим районам, где были катастрофические прорывные наводнения».
Он и Лэмб объединили численные модели наводнений с оценками силы, необходимой для разрушения базальтовой породы, чтобы показать, что для Мозеса Кули каньон, вырезанный катастрофическими наводнениями озера Миссула в восточном Вашингтоне, когда ледяная дамба неоднократно прорывалась и восстанавливалась около 15, 000 лет назад, их «модель порогового напряжения сдвига» объясняет форму и глубину наблюдаемых в настоящее время каналов лучше, чем краевая модель.
«Мы численно проложили маршруты наводнений через каньон в разных состояниях, исходя из текущей конфигурации и в четырех разных прошлых сценариях», - отмечает Ларсен.«Мы предсказали сток с помощью двух моделей и проверили, какая из них является наиболее разумной, основываясь на свидетельствах осадконакопления по текущим барам, наблюдаемым сегодня в каньонах. Размер паводков, который наша модель предсказывает по базальтовой эрозии, лучше соответствует местоположению баров осадконакопления в каньон, чем предсказывает полная модель."
Новая модель Ларсена и Лэмба также лучше объясняет наблюдаемую механику прорезания каньонов и каналы оттока, наблюдаемые на Марсе, отмечают они, «поддерживая представление о множественных наводнениях или наводнениях низкой магнитуды для оттока Марса. Ларсен добавляет: «На поверхности Марса есть очень похожие, но более крупные каньоны. Эти каналы оттока намного больше, чем на Земле, но они выглядят очень похожими, и предполагается, что они образовались в результате сходных процессов. в большинстве случаев до этих наводнений каньонов не было, их приходилось вырезать, так что дно становилось все ниже и ниже с каждым наводнением. Мы верим, что в заключительных фазах наводнений они не были заполнены до краев».