На дне океанов есть озёра с прибоем, и в них гибнет всё живое. Давайте разберем, как такой вообще возможно и в чем опасность подобных мест.
Всё включено: лежак не нужен, рассол в подводном озере держит сам
Подводный робот опускается к морскому дну — и оказывается на поверхности озера. Чтобы погрузиться дальше, приходится включать двигатели: плотная вода выталкивает аппарат. По глади расходятся волны, вдоль берега растут мидии. Только над всем этим ещё...километр моря.
Берег, гладь и креветка над водой. Всё это — под водой: рассольное озеро, обнаруженное экспедицией в Мексиканском заливе в 2017 году.
Так выглядят рассольные озёра. Их вода в несколько раз солонее окружающей, поэтому скапливается у дна и медленно смешивается с морской.
На это озеро можно сесть
В 1989 году океанолог Иэн Макдональд обнаружил такой водоём в Мексиканском заливе. Он исследовал дно на атомной подлодке NR-1, и озеро получило её имя. На глубине 650 метров лежал бассейн размером примерно 11 на 22 метра, окружённый полосой мидий.
Вода в нём примерно вчетверо солонее морской. Плотный рассол заполняет впадину, а над ним остаётся менее солёная вода. Подводный аппарат может удерживаться на этой границе, словно лодка на пруду.
В 2015 году робот Hercules нырнуть в рассольный бассейн. Двигателям пришлось толкать его вниз: в более плотной жидкости выталкивающая сила возрастает. Аппарат уже находился под водой, но погружение в следующую «воду» потребовало усилий.
Движение робота и струи от винтов тревожат поверхность озера. По ней бегут волны, доходят до берега и захлёстывают кромку. Получается маленький прибой в полной темноте.
Такие озёра известны в Мексиканском заливе, Красном и Средиземном морях. Есть совсем мелкие: у рифа Ист-Флауэр-Гарден в Мексиканском заливе слой рассола достигает лишь примерно 25 сантиметров. Есть и гигантские, которые заполняют глубокие впадины.
Почему море его не размешивает
Литр обычной морской воды весит примерно 1,03 килограмма, а крепкого рассола — около 1,2 килограмма. Значения зависят от температуры и состава солей, но смысл один: более тяжёлая вода собирается внизу.
Бармен использует тот же принцип, когда осторожно наливает лёгкий ликёр поверх плотного. Слои сохраняются, пока коктейль не перемешают.
На кромке рассольного озера тесно: мидии, крабы и другие обитатели собираются у выхода подземных веществ.
В море тоже нет перегородки между рассолом и обычной водой. Смешиванию мешает расположение слоёв: тяжёлый внизу, лёгкий сверху. Чтобы перемешать их, нужно поднять часть плотной воды и опустить менее плотную. На это требуется энергия, а где тут ее взять то?
Глубокое море, конечно, движется: здесь есть течения и завихрения. Но большая разница плотности затрудняет перемешивание. Соль постепенно переходит через границу, а в действующие бассейны поступает новый рассол - прямо из-под дна.
Переходный слой, где резко меняется солёность, называют галоклином. Из-за разницы состава и плотности вода по-разному преломляет свет.
Поэтому граница заметна и порой выглядит как зыбкая плёнка.
Волны на ней называют внутренними: они идут между двумя водными слоями. Разница плотностей здесь гораздо меньше, чем между водой и воздухом. Сила, возвращающая смещённую границу в равновесие, слабее, поэтому волны могут двигаться медленнее привычного прибоя.
Hercules у подводного озера. Чем плотнее вода, тем сильнее она выталкивает аппарат — поэтому для погружения в рассол приходится работать двигателями.
По-моему, эти записи стоит показывать на уроках физики. Выталкивающую силу легче понять, когда видишь робота, которому мешает нырнуть слишком плотная вода.
Само погружение, о котором я писал выше, можно посмотреть на .
Откуда на дне столько соли
Многие рассольные озёра питаются солью древних морей. Когда связь водоёма с океаном сокращалась, испарение могло опережать приток воды. Соль оставалась, накапливалась пластами, а позднее её погребали новые осадки.
Манипулятор собирает мидий для исследования. В лаборатории учёные изучают, как моллюски и бактерии делят между собой работу по добыче пищи.
В Мексиканском заливе такие отложения образовались ещё в юрском периоде. Под длительным давлением соль медленно течёт. Она легче многих окружающих пород, поэтому соляные массивы поднимаются, изгибают и разрывают пласты над собой.
По трещинам движутся подземные жидкости, нефть и газ. Вода растворяет соль и выходит у морского дна крепким рассолом. Он стекает в понижения, иногда образуя подводные ручьи.
Растворение соли может создать и саму чашу озера: породы над образовавшимися пустотами проседают. Как объясняет Национальное управление океанических и атмосферных исследований США (NOAA), один процесс снабжает бассейн рассолом и создаёт углубление, где тот накапливается.
Средиземное море хранит соль другой катастрофы. Около шести миллионов лет назад его связь с Атлантикой резко ограничилась. Начался мессинский кризис солёности — период сильного обмеления и накопления солей.
По расчётам авторов исследования 2024 года, уровень восточной части моря мог упасть на 1,7–2,1 километра, а объём воды — сократиться на 83%. Самые глубокие котловины при этом оставались затопленными.
У подводного озера бывают и островки. На выступе породы над рассолом расположились актинии. Глубина — около 1260 метров.
Соль той эпохи питает некоторые современные рассольные озёра. Но сами они могут быть молодыми. Средиземноморский бассейн Гефест, по исследователей, заполнился рассолом всего около 700 лет назад.
В Красном море к соли добавляется тепло недр: здесь расходятся Африка и Аравия. В 1965 году судно Atlantis II уже на четыре дня отставало от графика, но учёные остановились ради отбора проб.
У дна прибор показал +56 °C. Руководитель экспедиции Рокки Миллер не поверил и повторил замер. Температура подтвердилась. Со дна подняли чёрный ил, настолько горячий, что до него было трудно дотронуться. Этот эпизод описан в истории исследований Океанографического института Вудс-Хоул.
«Джакузи отчаяния»
Одно из рассольных озёр Мексиканского залива получило имя «Джакузи отчаяния». Экспедиция Nautilus его в 2015 году на глубине около километра.
Вот то самое джакузи
Круглая чаша возвышается над окружающим дном примерно на три метра. Рассол переливается через край подводным водопадом. Его температура — около +19 °C: для человека прохладно, для местных глубин заметно теплее обычного. Солёность — примерно вчетверо выше морской.
Большинству животных внутри не выжить. Помимо избытка соли, опасна нехватка кислорода; в некоторых бассейнах добавляется сероводород. У «Джакузи» исследователи видели погибших крабов и крупных равноногих раков — родственников мокриц. Их тела сохраняются в рассоле, куда не забираются многие обычные падальщики.
На берегах рассольных озёр Мексиканского залива растут плотные поселения мидий. Корм им помогают добывать бактерии, живущие в жабрах. Они используют метан из подземных выходов и снабжают моллюсков питательными веществами.
Самое странное, что можно нащупать под водой, — ещё одну воду, "другую"
Для переработки метана бактериям нужен кислород. Поэтому мидии селятся на границе: из морской воды поступает кислород, из-под дна — газ. Внутри бескислородного рассола такой способ питания не работает.
Солнечный свет для такой добычи пищи не требуется. Бактерии получают энергию из химических реакций, поэтому целое поселение моллюсков может кормиться в темноте.
У бассейнов в Красном море исследователи наблюдали другую картину. Креветки подбирали мелких животных, обездвиженных рассолом. Угри и небольшие акулы тоже держались возле границы. Один угорь неоднократно нырял внутрь; учёные предположили, что он доставал добычу. Так опасное озеро становится удобным местом охоты.
Озеро, которое хранит катастрофы
Бассейны обнаружили в 2020 году у саудовского берега залива Акаба — северного ответвления Красного моря. Команда геолога Сэма Пёркиса из Университета Майами нашла их на глубине 1770 метров.
На поиски отвели десять часов работы подводного робота. Находка появилась в последние пять минут погружения.
Крупнейший бассейн занимает около гектара и лежит всего в двух километрах от берега. Сюда попадают осадки, которые приносят паводки и подводные обвалы.
Обычно донный ил перемешивают черви и другие роющие животные. В бескислородном рассоле их нет, и слои сохраняются гораздо лучше. Учёные извлекают колонку осадков и изучают её сверху вниз: от молодых отложений к старым.
В NEOM исследователи прочитали историю как минимум за 1200 лет. Они нашли следы паводков и событий, которые связывают с землетрясениями и цунами. Эти данные помогают оценить опасности для побережья, где строят новые объекты.
На морском дне сохранились следы событий, происходивших на суше. Когда-то оно было совсем близко к берегу.
Море постепенно скроет следы паводка. Ребёнок запомнит дорогу домой. И хорошо, если вместе с ней запомнит и рассказ о том, почему следующий дом стоит построить выше.
Получается, у этого тихого озера на дне моря есть память о днях, когда наверху было страшно. Паводок сходил, земля переставала дрожать, море успокаивалось. А внизу оставался ещё один слой осадка.
Люди возвращались к берегу. Строили дома, растили детей. Через несколько поколений катастрофа становилась старой историей, а потом и вовсе забывалась. На дне её следы могли лежать нетронутыми столетиями.
Теперь мы опускаем робота почти на два километра, чтобы прочитать то, чего уже некому рассказать. И, возможно, вовремя вспомнить: спокойный берег — ещё не обещание, что море всегда будет таким.
