Новое исследование раскрывает тайну накопления соли на дне Мертвого моря
Новое исследование объясняет, почему кристаллы соли накапливаются на самых глубоких участках дна Мертвого моря. Это открытие может помочь ученым понять, как в геологическом прошлом Земли формировались крупные соляные отложения.
Мертвое море, соленое озеро, граничащее с Иорданией, Израилем и Западным берегом, почти в 10 раз солонее океана. В последние десятилетия большая часть пресной воды, питавшей море, была отведена, что понизило уровень воды и сделало его еще более соленым. Ученые впервые заметили в 1979 году, что кристаллы соли выпадают в осадок из верхнего слоя воды, «снежа» вниз и скапливаясь на дне. Солевой слой на дне озера ежегодно утолщается примерно на 10 сантиметров.
Процесс, управляющий этим «снегом» и накоплением соли, ставил ученых в тупик, так как он противоречил законам физики. Теперь новое исследование в журнале AGU Water Resources Research предполагает, что крошечные возмущения в озере, вызванные волнами или другим движением, создают «солевые пальцы», которые медленно направляют соль ко дну.
«Сначала образуются эти крошечные пальцы, которые слишком малы, чтобы их наблюдать... но они быстро взаимодействуют друг с другом по мере движения вниз и формируют все более крупные структуры», — сказал Рафаэль Уийон, инженер-механик из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и ведущий автор исследования. Это открытие помогает исследователям лучше понять физику Мертвого моря, а также объясняет формирование массивных соляных отложений, обнаруженных в земной коре.
Мертвое море — единственный на сегодняшний день гиперсоленый водоем на Земле, где происходит этот процесс солевых пальцев, что делает его уникальной лабораторией для изучения механизмов формирования таких толстых соляных отложений. «В целом, это делает Мертвое море уникальной системой», — сказал Надав Ленский, геолог из Геологической службы Израиля.
Соленая загадка
По мере того как Мертвое море становилось солонее, большая часть соли концентрировалась у его поверхности. Летом солнце нагревает поверхность, разделяя воду на два слоя: теплый верхний и холодный нижний. Испарение делает верхний слой еще более соленым.
Исследователи поняли, что «снег» зарождается в этом верхнем слое, но теплая вода не смешивается с холодной. Загадкой оставалось, как соль с поверхности попадает в холодный слой и опускается на дно. Ленский и его коллеги предложили объяснение в 2016 году, и новое исследование впервые проверяет эту теорию.
Они предполагают, что когда верхний слой озера возмущается волнами, крошечные объемы теплой воды попадают в холодный слой ниже. Тепло рассеивается быстрее соли, поэтому эта теплая вода быстро остывает. Но, остывая, она удерживает меньше соли, и соль выпадает в осадок, образуя кристаллы, которые опускаются на дно.
В новом исследовании ученые создали компьютерную симуляцию, которая подтвердила, что теория солевых пальцев правильно предсказывает поток «снега» и накопление соли в центре дна озера. Из-за снижения уровня воды, вызванного забором пресной воды из реки Иордан, солевые слои концентрируются в центральной части озера.
Понимание солевых отложений в других местах
«Мы знаем, что во многих местах мира в земной коре есть толстые соляные отложения, которые могут достигать километра в толщину, — сказал соавтор Экхарт Майбург. — Но мы не уверены, как эти отложения генерировались на протяжении геологической истории».
Яркий пример — толстый слой соли под Средиземным морем. Около шести миллионов лет назад Гибралтарский пролив закрылся из-за движения тектонических плит, отрезав приток воды из Атлантики. Через несколько сотен тысяч лет уровень воды упал настолько, что море почти высохло, оставив после себя толстые соляные отложения. Новое открытие предполагает, что эти отложения сформировались тогда аналогично тому, что происходит сейчас в Мертвом море. Когда пролив вновь открылся, бассейн был затоплен, а соляные отложения оказались погребены под новыми слоями осадка.