Расшифровка интенсивности прошлых океанских течений

Океанские течения определяют структуру глубоководного дна и перенос осадков, органического углерода, питательных веществ и загрязнителей. В экспериментах в гидролотковых установках исследователи из MARUM — Центра морских наук об окружающей среде Бременского университета — смоделировали, как течения формируют морское дно и контролируют осадконакопление. Это поможет в реконструкциях прошлых морских условий. Их результаты опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Детали прошлых климатических условий раскрываются ученым не только образцами осадков со дна океана, но и поверхностью морского дна, которая подвержена воздействию постоянно изменяющих ее течений. Отложения, сформированные придонными течениями, называются контуритами. Эти осадочные отложения содержат информацию о прошлых условиях в океане, а также ключи к пониманию климата.

Контуриты часто встречаются на континентальных склонах или вокруг глубоководных гор. Но их можно найти в любой среде, где возникают сильные течения у морского дна. Механизмы, которые ими управляют, еще недостаточно изучены. Эксперименты в гидролотковых установках помогут изменить это за счет отображения осадконакопления в будущих моделях.

Детальные наблюдения изменений в экспериментах

Генриетта Вилькенс, первый автор исследования, создала реплику континентального склона в специальной гидролотковой установке в Утрехтском университете (Нидерланды). Течения и поступление осадка в установке моделировались с помощью насосов и контролировались измерителем течения. Формирование и развитие осадочных отложений измерялись лазерным сканером. Все полученные данные сравнивались с измерениями в природных океанических системах для валидации результатов экспериментов.

"Внутреннюю структуру контуритов можно наблюдать по сейсмическим данным, но чтобы извлечь информацию о прошлых океанских течениях, нам нужно лучше понимать, как они развивались, и факторы, влияющие на контуритные системы", — объясняет Вилькенс.

Хотя невозможно напрямую увидеть, как начали формироваться на морском дне природные морские системы, развивавшиеся в течение тысяч или миллионов лет, ученые могут использовать эксперименты в гидролотковых установках для прямого наблюдения детальных изменений морфологии дна и контроля связанных с ними скоростей течений.

Огромный потенциал применения моделей

"Наш эксперимент также может быть применен ко всему глубоководью и даже к озерам", — говорит Генриетта Вилькенс, имея в виду любое место в глубоком море, где есть склон, террасы, подводные горы или, например, холмы холодноводных кораллов.

Также возможно, что модели могут быть применены, например, для улучшения прогнозов того, как течения переносят частицы микропластика или другие загрязнители в океане. "Потенциал для его применения огромен. Сначала необходимо понять систему, прежде чем можно будет извлечь из нее информацию", — говорит Вилькенс.

"Эта исследовательская работа — важный шаг к лучшему пониманию того, каким образом океанские течения контролируют отложение частиц на морском дне, что имеет важное значение для палеоокеанографических реконструкций и бентической экологии. Это открывает новое направление исследований, которое, вероятно, приведет к еще более захватывающим открытиям", — считает соавтор исследования Эльда Мирамонтес, руководитель рабочей группы по седиментологии в MARUM.