Учёные пролили свет на мощные течения, создающие гигантские подводные каньоны

С помощью математического моделирования исследователи из Стэнфорда уточнили механизмы мощных процессов, вырезавших одни из крупнейших каньонов на Земле на дне океанов. Скрытый у побережья центральной Калифорнии, каньон Монтерей, с крутыми стенами высотой почти в милю, соперничает с Гранд-Каньоном. Это один из тысяч гигантских подводных каньонов, пересекающих океаническое дно.

С момента открытия этих форм рельефа на рубеже XIX века учёные предполагали, что каньоны и извилистые каналы на дне океана были вырезаны турбидитными потоками — лавинообразными потоками взвешенных в воде горных пород, песка и ила, способными преодолевать сотни миль. Однако подтвердить эту гипотезу прямыми измерениями чрезвычайно сложно, так как даже самое прочное оборудование не выдерживает сил, способных формировать каньоны.

Исследование, опубликованное в Journal of Geophysical Research, восполняет пробелы в понимании этих мощных течений, которые, помимо создания крупнейших каньонов, представляют серьёзную угрозу для подводных телекоммуникаций и нефтяных платформ. «Мы до сих пор плохо понимаем глубинные океанические процессы. У нас есть лучшие изображения поверхности Марса, чем нашего собственного морского дна», — отметил ведущий автор Майлз Треер.

Ключевым отличием турбидитных потоков от рек является их прерывистость и процесс смешения с чистой водой вдоль верхней границы потока, называемый энтрейментом. Это смешение контролирует физику потока, но никогда не измерялось в полевых условиях. Учёные обнаружили, что стандартная математическая модель, используемая для оценки рисков и разведки нефти, может некорректно описывать этот процесс.

Используя стандартную модель, исследователи обнаружили, что смоделированные потоки оказывались либо слишком толстыми, либо слишком быстрыми. Это означало, что они были бы либо слишком разбавленными для эрозии каньонов, либо слишком энергичными и вырезали бы их быстрее, чем свидетельствуют геологические данные. «Наши результаты показывают, что модель, описывающая процесс смешения, выведенная в лаборатории, может быть лишь одним из многих возможных правил, применимых в зависимости от масштаба потока», — пояснил Треер.

«Исследование предполагает, что турбидитные потоки должны поддерживать хрупкий баланс между эрозией и энтрейментом, — сказал соавтор Джордж Хилли. — Наши методы закладывают основу для лучшего понимания процесса энтреймента и, как следствие, для более точного прогнозирования паттернов эрозии и осадконакопления, создающих эти массивные формы рельефа на морском дне».