Ученые открыли способ формирования взвешенных слоев отложений

Хотя в туристических брошюрах может утверждаться иное, океан далеко не кристально чист: частицы твердых частиц — отложений, питательных веществ и даже крошечных форм жизни — пронизывают толщу воды. Этот материал иногда объединяется в слои, некоторые из которых могут задерживаться на средних глубинах воды и простираться в поперечном направлении на сотни километров.

Когда-то считалось, что такие слои в основном формируются в результате океанских донных штормов или приливных течений, но теперь такие слои могут образовываться и в результате подводных извержений газа, как теперь показали исследователи в лаборатории. Хотя еще неизвестно, можно ли применить эти результаты к природе, они предполагают ранее неизвестный механизм, лежащий в основе часто наблюдаемого морского явления.

Каждую пятницу получайте самые увлекательные научные новости недели на свой почтовый ящик.

Чаоци Чжу, геоэкологический океанограф из Китайского океанического университета в Циндао, и его коллеги никогда не ставили перед собой цель изучить эти так называемые нефелоидные слои. (Их название происходит от древнегреческого слова «нефос», что означает «облако».) Вместо этого исследователи проводили лабораторные эксперименты в 400-литровом резервуаре с водой, чтобы понять, как землетрясения и истечения газа могут вызывать подводные оползни и другие формы нестабильности морского дна. . Однако, когда команда использовала воздушный компрессор для подачи газа на дно резервуара, они были удивлены тем, что увидели.

Вода сначала стала мутной. Это имело смысл, поскольку ранее команда уложила слои песка и глины в форме клина на половину дна резервуара, и этот материал вытеснялся в результате аэрации. Но вскоре после этого у дна резервуара образовался слой взвешенного материала толщиной примерно 15 сантиметров. Этот нижний нефелоидный слой соскользнул по наклону клина примерно в 16°, а затем отделился примерно на половине глубины резервуара, а затем переместился горизонтально, пока не достиг дальнего конца резервуара, отметила команда. В этот момент он немного утончился до ширины примерно 10 сантиметров. Исследователи случайно образовали промежуточный нефелоидный слой.

Это был первый случай, когда промежуточный нефелоидный слой был создан в лаборатории в результате газовых извержений, сказал Чжу, который руководил новым исследованием вместе с Юнган Цзя, океанографом из Океанического университета Китая. Это было неожиданным открытием, учитывая, что долгое время считалось, что за образование промежуточных нефелоидных слоев ответственно перемешивание в верховьях океана, а не процесс, происходящий под морским дном.

«Слои нефелоидов могут влиять на питание фауны, характер распределения и функционирование морских экосистем».

«Это новый механизм образования промежуточного нефелоидного слоя», — написал Чжу в электронном письме. Исследователи сообщили о своих результатах в Журнале океанологии и лимнологии.

Промежуточные нефелоидные слои преобладают в мировом океане — они формируются на глубинах от 100 до тысяч метров и могут сохраняться в толще воды от нескольких часов до лет, пишет Чжу.

Предыдущие исследования показали, что эти временные структуры играют ключевую роль в транспортировке не только отложений, но также органических веществ и питательных веществ. По словам Чжу, промежуточные нефелоидные слои – и, по сути, нефелоидные слои на любой глубине – могут влиять на океанские экосистемы. «Слои нефелоидов могут влиять на питание фауны, характер распределения и функционирование морских экосистем».

На основании результатов своих лабораторных исследований Чжу и его коллеги предположили, что подводные извержения газа могут быть ответственны за образование некоторых промежуточных нефелоидных слоев, встречающихся в природе. Исследователи предположили, что такие извержения могут быть вызваны газовыми гидратами и грязевыми вулканами.

Газогидраты представляют собой хранилища замороженной воды, пронизанные захваченными газами, чаще всего метаном. Найденные под морским дном, они стабильны при низких температурах, но склонны к таянию, если местные условия теплые. Когда это происходит, они распадаются на воду и газ, а последний просачивается вверх через дно океана. Исследователи подсчитали, что триллионы кубических метров метана в настоящее время заключены в газовых гидратах по всему миру.