Мёртвое море — это уникальная природная лаборатория, которая позволяет по-новому взглянуть на формирование масштабных соляных образований, известных как соляные гиганты. Недавнее исследование под руководством Эккарта Мейбурга из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, опубликованное в «Annual Review of Fluid Mechanics», освещает механизмы, которые приводят к созданию этих массивных соляных отложений. Этот процесс продолжается в самом низком водоёме на Земле.
Уникальные условия Мёртвого моря, включая его гиперсолёную среду и продолжающееся испарение воды, делают его единственным местом на Земле, где исследователи могут наблюдать физическую динамику, стоящую за эволюцией таких масштабных соляных структур.
Формирование соляных гигантов в Мёртвом море
Одной из самых интригующих особенностей Мёртвого моря являются его соляные гиганты — массивные, широко распространённые соляные отложения, ставшие знаковыми для геологов, изучающих формирование таких структур. Эти отложения могут простираться на многие километры горизонтально и иметь толщину более километра вертикально, что делает их одними из самых обширных соляных формаций на планете.
По словам Эккарта Мейбурга, Мёртвое море — единственное место, где механизмы, лежащие в основе создания этих отложений, можно изучать в режиме реального времени. «Как они были сформированы? Мёртвое море — действительно единственное место в мире, где мы можем изучать механизм этих вещей сегодня».
Процесс формирования соляных гигантов тесно связан со статусом Мёртвого моря как конечного озера, то есть озера без стока. Эта уникальная особенность делает испарение основным механизмом потери воды, оставляя после себя соляные отложения по мере постепенного исчезновения воды. На протяжении тысячелетий этот процесс создал обширный слой соли на дне озера.
Исследователи стремятся изучить, как испарение взаимодействует с солёностью и температурой воды для формирования этих отложений, которые, несмотря на свои размеры, остаются относительно малоизученным явлением.
Роль стратификации и испарения
Динамика водных слоёв Мёртвого моря играет решающую роль в развитии соляных гигантов. Исторически озеро имело меромиктическую структуру, то есть вода на поверхности и на более глубоких уровнях оставалась стратифицированной — не смешивалась в течение года. Эта стратификация возникала из-за того, что более тёплая и менее плотная вода на поверхности находилась поверх более прохладной и солёной воды внизу.
Мейбург объясняет: «Раньше было так, что даже зимой, когда всё охлаждалось, верхний слой был всё ещё менее плотным, чем нижний. В результате возникала стратификация соли». Это разделение позволяло соли оседать на разной глубине и в разной концентрации, что со временем приводило к формированию толстых слоёв соли.
Однако этот процесс резко изменился в начале 1980-х годов, когда частичное изменение русла реки Иордан сократило приток пресной воды в Мёртвое море, что привело к более высоким темпам испарения по сравнению с восполнением запасов воды. Это изменение привело к переходу от меромиктической к голомиктической структуре, то есть поверхностные и глубинные воды стали смешиваться чаще, особенно в тёплые месяцы.
Результатом стало резкое повышение солёности поверхностной воды, что способствовало выпадению соли даже в летние месяцы.
Температура и двойная диффузия: создание соляного снега
Увлекательное явление, выявленное Мейбургом и его коллегами в 2019 году, — формирование «соляного снега» в Мёртвом море. Хотя выпадение кристаллов галита (каменной соли) обычно связано с более прохладными условиями, исследователи наблюдали, что даже в жаркие летние месяцы поверхностный слой продолжал осаждать соль.
Этот парадокс был объяснён процессом, называемым двойной диффузией, который происходит на границе между более тёплым и солёным поверхностным слоем и более холодным и плотным глубинным слоем воды. Как описывает Мейбург, «участки более тёплой и солёной воды верхнего слоя охлаждаются и опускаются, в то время как части нижнего, более холодного, относительно менее плотного слоя воды нагреваются и поднимаются».
Этот обмен более тёплыми и более холодными водами создаёт условия, при которых соль может выпадать в осадок даже в жаркие месяцы, образуя «соляной снег».
Это явление, в отличие от типичных сезонных соляных отложений, наблюдаемых в других гиперсолёных озёрах, подчёркивает, как колебания температуры и изменения плотности могут влиять на процесс осаждения соли.
Сравнение соляных гигантов Мёртвого моря с древними соляными образованиями
Соляные гиганты Мёртвого моря также дают исследователям представление о подобных образованиях, которые произошли миллионы лет назад во время таких событий, как Мессинский солевой кризис, когда Средиземное море претерпело драматические изменения.
Как объясняет Мейбург, «всегда был некоторый приток из Северной Атлантики в Средиземное море через Гибралтарский пролив. Но когда тектоническое движение закрыло Гибралтарский пролив, приток воды из Северной Атлантики прекратился». Это привело к массовому испарению, снижению уровня моря в Средиземноморье на 3–5 километров (2–3 мили) и образованию соляных отложений, сравнимых с теми, что наблюдаются в Мёртвом море сегодня.
Эта историческая параллель показывает, как текущие условия Мёртвого моря отражают те, что привели к формированию некоторых из самых толстых соляных кор в мире. Средиземное море после Мессинского солевого кризиса в конечном итоге пополнилось, когда Гибралтарский пролив вновь открылся, позволив воде снова поступать в регион.
Этот древний соляной кризис даёт жизненно важный контекст для понимания того, как образуются такие массивные отложения и как они сохраняются с течением времени.