Отложения слоистого известняка дают уникальное представление о римских акведуках

Минерализованные воды, берущие начало в Апеннинских горах Италии, протекали через древнеримский акведук Анио Новус и оставили после себя детальную горную летопись прошлых гидравлических условий. Два исследования, описывающих слоистые известковые отложения — травертин — внутри Анио Нова, впервые документируют наличие антигравитационных рифелек роста и устанавливают, что эти особенности дают ключ к пониманию истории древних систем водоснабжения и хранения воды.

Эти междисциплинарные исследования под руководством профессора геологии Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне Брюса Фуке, опубликованные в журналах Scientific Reports и GSA Special Papers, применяют передовые инженерные принципы и высокоразрешающую микроскопию для обоснования спорной новой теории о формировании рифленого травертина.

Вода из реки Анио и подземного озера близ Субьяко, протекая по акведуку, откладывала слои карбоната кальция, которые накапливались на внутренних полах, стенах и даже потолках Анио Нова. Исследователи собрали образцы травертина, демонстрирующие два ключевых признака: миллиметровую слоистость (светлые и темные полосы) и сантиметровые волнистые рифельки, сохраняющиеся по всем слоям.

Предыдущие работы бездоказательно предполагали, что слоистость вызвана сезонными изменениями расхода воды или инженерными методами управления римлян. Однако травертин со схожей слоистостью встречается в древних акведуках по всему миру, независимо от климата или режима эксплуатации. Специализация Фуке — интерпретация того, как микробы в минерализованных водах влияют на кристаллическую структуру травертина. Его группа выявила сходство вод Субьяко с водами Йеллоустонского национального парка, где микробные маты играют ключевую роль в формировании знаменитых террасных травертинов.

Фуке и его коллеги, включая профессора инженерии Марсело Гарсию, тщательно измерили геометрию рифелек и выдвинули необычную интерпретацию. Они полагают, что кристаллы травертина осаждались, росли и накапливались в проточной воде акведука независимо от сил гравитации, формируя «рифельки роста кристаллов травертина». Геометрия рифелек на вертикальных стенах акведука идентична таковой на полу, что доказывает их независимость от гравитации.

Используя принципы механики жидкости и форму рифелек, исследователи реконструировали объем и скорость потока воды в акведуке в римские времена. Анализ травертина, отложившегося непосредственно на оригинальном растворе акведука, показал, что при его запуске скорость потока составляла около 1 метра в секунду — достаточно, чтобы затопить футбольное поле за час, и гораздо быстрее, чем предполагалось ранее.

Наличие рифленого травертина на потолках каналов указывает, что акведуки работали на полную мощность. Это опровергает теории о формировании слоев из-за сезонных изменений или регулирования потока. «Эти акведуки были гораздо более мощными, чем считалось. Расход был больше, и этот уровень потока поддерживался постоянно», — отмечают исследователи.

Сейчас команда извлекает древние окаменелые микробы и их биомолекулы из травертина, чтобы узнать больше о том, какие микроорганизмы, включая возможные патогены, пили римляне. Эта информация может пролить свет на роль систем водоснабжения в истории Римской империи.