«Гидротермальный сифон» управляет циркуляцией воды через морское дно

Огромные объемы океанской воды циркулируют через морское дно, просачиваясь через вулканические породы верхней океанической коры. Новое исследование ученых из Калифорнийского университета в Санта-Круз, опубликованное 26 июня в журнале Nature Communications, объясняет, что управляет этим глобальным процессом и как поддерживается поток.

Согласно соавтору исследования, профессору наук о Земле и планетах Эндрю Фишеру, около 25% тепла, вытекающего из недр Земли, передается океанам через этот процесс. Значительная часть потока жидкости и теплопереноса происходит через тысячи потухших подводных вулканов (гийотов) и других участков, где пористая вулканическая порода обнажена на морском дне.

Фишер возглавлял международную команду ученых, которая в начале 2000-х годов обнаружила в северо-восточной части Тихого океана первую полевую площадку, где можно было отследить этот процесс от притока жидкости до ее оттока. В статье 2003 года, опубликованной в Nature, Фишер и его коллеги сообщили, что придонная морская вода поступала в один гийот, перемещалась горизонтально через кору, нагреваясь и взаимодействуя с породами, а затем сбрасывалась в океан через другой гийот более чем в 50 километрах от первого.

Для нового исследования первый автор, аспирант Дастин Уинслоу, разработал первые трехмерные компьютерные модели, показывающие, как работает этот процесс. Модели раскрывают механизм «гидротермального сифона», управляемый потерей тепла из глубин Земли, а также потоком холодной морской воды вниз в кору и нагретой воды вверх из коры.

Модели показывают, что вода имеет тенденцию поступать в кору («подпитывать» систему) через гийоты, где поток жидкости наиболее легок из-за благоприятных свойств пород и большего размера горы. Сброс воды, как правило, происходит там, где течение жидкости затруднено из-за менее благоприятных свойств пород или меньшего размера гийота. Этот вывод согласуется с полевыми наблюдениями, предполагающими, что меньшие гийоты являются предпочтительными местами для гидротермального разряда.