Новое исследование объясняет, почему кристаллы соли скапливаются в самых глубоких частях дна Мертвого моря, открытие, которое может помочь ученым понять, как большие залежи соли формировались в геологическом прошлом Земли.
Мертвое море, соленое озеро, граничащее с Иорданией, Израилем и Западным берегом, почти в 10 раз более соленое, чем океан. Люди посещали Мертвое море на протяжении тысячелетий, чтобы испытать на себе его предполагаемые целебные свойства и поплавать в его чрезвычайно плотных, плавучих водах, а упоминания о море восходят к библейским временам.
Большая часть пресной воды, питающей Мертвое море, в последние десятилетия была перенаправлена, что привело к снижению уровня воды в море и сделало его более соленым, чем раньше. Ученые впервые заметили в 1979 году, после того как этот процесс начался, кристаллы соли выпадали в осадок из верхнего слоя воды, «снегая» вниз и накапливаясь на дне озера. Слой соли на дне озера с каждым годом становится толще примерно на 10 сантиметров (4 дюйма).
Процесс, приводящий в движение эти соляные кристаллы «снег» и наращивание слоев соли на дне озера, озадачил ученых, потому что это не имеет смысла в соответствии с законами физики. Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Water Resources Research, предполагает, что крошечные возмущения в озере, вызванные волнами или другим движением, создают «соляные пальцы», которые медленно направляют соль на дно озера.
«Изначально вы формируете эти крошечные пальцы, которые слишком малы, чтобы их можно было наблюдать… но быстро они взаимодействуют друг с другом по мере движения вниз и образуют все более и более крупные структуры», - сказал Рафаэль Уйон, инженер-механик из Университета Калифорния, Санта-Барбара, и ведущий автор нового исследования.
«Первоначальные пальцы могут иметь толщину всего несколько миллиметров или пару сантиметров, но они повсюду по всей поверхности озера», - сказал Эккарт Мейбург, также инженер-механик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и компании. - автор нового исследования. «Вместе эти маленькие пальцы создают огромное количество солевого потока».
Новое открытие помогает исследователям лучше понять физику Мертвого моря, а также помогает объяснить образование массивных отложений соли, обнаруженных в земной коре.
Мертвое море сегодня является единственным гиперсоленым водоемом на Земле, где происходит процесс образования солевых пальцев, поэтому, по словам авторов, оно представляет собой уникальную лабораторию для исследователей, изучающих механизмы, с помощью которых сформировались эти толстые соляные отложения.
«В целом это делает Мертвое море уникальной системой», - сказал Надав Ленски, геолог из Геологической службы Израиля и соавтор нового исследования.«По сути, у нас есть новое открытие, которое, по нашему мнению, очень важно для понимания устройства этих бассейнов, которые были столь распространены в истории Земли».
Солёная тайна
Поскольку в последние десятилетия Мертвое море стало более соленым, большая часть этой соли сконцентрировалась у его поверхности. Летом дополнительное тепло от Солнца нагревает поверхность Мертвого моря и делит ее на два отдельных слоя: теплый верхний слой находится поверх более холодного нижнего слоя. Когда вода испаряется из верхнего слоя в летнюю жару, она становится более соленой, чем более прохладный нижний слой.
Исследователи поняли, что соленый снег, который они наблюдали, образовался в этом верхнем соленом слое, но эта теплая вода не смешивается с более прохладной водой внизу, потому что она намного теплее и менее плотная. Поэтому они были озадачены тем, как соль с поверхности попадает в более прохладный слой и падает на дно озера.
Ленский и его коллеги предложили объяснение в 2016 году, и новое исследование впервые проверяет эту теорию.
Они предполагают, что, когда верхний слой озера взволнован волнами или другим движением, крошечные порции теплой воды попадают в более прохладный бассейн с водой внизу. Тепло распространяется быстрее, чем соль, поэтому этот комок теплой воды быстро остывает. Но по мере охлаждения он содержит меньше соли, поэтому соль выпадает в осадок и образует кристаллы, которые оседают на дно. Посмотрите анимацию с соляными пальцами здесь.
В новом исследовании исследователи создали компьютерную симуляцию того, как вода и соль будут течь в Мертвом море, если теория соляных пальцев верна. Они обнаружили, что теория соляных пальцев правильно предсказала нисходящий поток соляного снега и накопление слоев соли в середине дна озера. Поскольку уровень озера снижается из-за откачки пресной воды из близлежащей реки Иордан, слои соли, по мнению авторов, сосредоточены в центральной части озера.
Понимание месторождений соли в других местах
Новое открытие также помогает объяснить образование массивных отложений соли, обнаруженных в земной коре.
«Мы знаем, что во многих местах по всему миру в земной коре имеются толстые отложения соли, и эти отложения могут иметь толщину до километра», - сказал Мейбург. «Но мы не уверены, как эти залежи соли образовались на протяжении всей геологической истории».
Одним из ярких примеров является толстый слой соли под Средиземным морем. Исследователи знают, что около шести миллионов лет назад Гибралтарский пролив закрылся из-за движения тектонических плит Земли. Это перекрыло поступление воды из Атлантического океана в Средиземное, создав гигантское мелководное внутреннее море.
По прошествии нескольких сотен тысяч лет уровень воды в Средиземном море упал настолько, что море частично или почти высохло, оставив после себя толстые отложения соли. Новое открытие предполагает, что эти отложения образовались в это время аналогично тому, что сейчас происходит в Мертвом море. Когда Гибралтарский пролив снова открылся, вода затопила бассейн, и отложения соли были погребены под новыми слоями наносов, где они и остаются сегодня.