Океанологи объяснили возраст самой старой воды в океане

Океанологи объяснили причину возникновения областей практически стоячей воды в Тихом океане на глубине от одного до двух с половиной километров. Согласно работе, опубликованной в Nature, возраст воды в этих областях составляет около тысячи лет, а основной причиной ее появления является рельеф дна, который не дает самой глубокой воде подняться достаточно высоко.

Основной причиной глобальной циркуляции воды в океане является таяние льда в полярных областях и ее постепенное погружение ко дну. Из-за особенностей рельефа дна более плотная вода в Южном полушарии накапливается на меньшей глубине, чем в Северном. Это приводит к возникновению придонных потоков более плотной воды, текущей на север, и возвратных течений над ними — в обратном направлении. При этом в северной части Тихого океана над такими глубоководными течениями существуют области, вода в которых почти не двигается. Результаты анализа изотопного состава содержащегося в воде углерода показали, что эта вода попала в океан около тысячи лет назад. Объяснить такой большой возраст океанской воды в этих областях и причины, по которым она практически не циркулирует, а где-то и вовсе неподвижна, пока не удалось.

Для того, чтобы объяснить эти эффекты, океанологи из Австралии, Франции и Швеции под руководством Казимира де Лаверня (Casimir de Lavergne) из Университета Нового Южного Уэльса использовали теоретическую модель, связывающую распределение плотности океанской воды с глубиной дна, с которой она контактирует. Так, около трех четвертей всего океанского дна находится на глубине более 3,5 километров, но при этом определяет циркуляцию только четверти всей воды. А например, вода на глубине от одного до двух с половиной километров контактирует только с 8 процентами дна, причем с довольно крутыми его областями. По предположениям ученых такое распределение должно сильно сказываться и на океанических течениях.

Оказалось, вдали от полярных областей (примерно между 32 градусами южной широты и 48 градусами северной широты) глубоководные области океана (глубже 2,5 километров) не ощущают никакого влияния поверхности, и возбуждение вертикальных потоков в них определяется влиянием рельефа дна и геотермальных эффектов. Более плотные потоки в этих областях расположены у дна и двигаются на север, над ними расположены менее плотные потоки, текущие на юг. Конфигурация дна приводит к таким механизмам транспорта жидкости и переноса тепла, при которых образуется замкнутая циркулирующая система.

Вблизи поверхности (на глубине менее одного километра) океан, наоборот, не испытывает никакого влияния дна, и циркуляция воды возбуждается за счет контакта с атмосферой. При этом между глубоководной зоной с прямым и возвратным течением и приповерхностным слоем образуется зона, которая не испытывает ни сильного влияния дна, ни влияния атмосферы. Это приводит к тому, что на глубине от одного до двух с половиной километров практически нет горизонтальных течений. И если в полярных областях и вблизи берега возникают вертикальные потоки, то вдали от них образуются почти стоячие воды, в которых глобальные течения (как вертикальные, так и горизонтальные) очень слабые. При этом геометрия дна Индийского, Тихого и Атлантического океанов является довольно жестким ограничителем океанских потоков и не дает им сильно изменяться.

Практически полное отсутствие глобальных течений в этих областях приводит к тому, что возраст такой воды составляет около тысячи лет. По словам ученых, именно наличие таких практически стоячих областей позволяет океанской воде быть своеобразным буфером для хранения углерода и не терять запас питательных веществ для живущих в нем животных.

В глубоководных областях океанов Земли из-за холодных течений, большого давления и пониженной освещенности обитает довольно большое количество необычных животных. Одной из миссий по изучению глубоководных обитателей Тихого океана, завершившейся в этом году, была «Sampling the abyss», и фотографии самых интересных из этих животных мы собрали в галерее.

Александр Дубов