Экспедиция у берегов Массачусетса подтвердила существование пресноводного резервуара под морским дном. Теперь учёные начинают понимать, когда и как он образовался.
Исследователи пытаются выяснить, как гигантский резервуар с пресной водой оказался под океаном у восточного побережья. (Изображение предоставлено: Anton Petrus/Getty Images)
По словам исследователей, гигантский резервуар «секретной» пресной воды у восточного побережья, который потенциально мог бы обеспечивать город размером с Нью-Йорк в течение 800 лет, образовался во время последнего ледникового периода, когда регион был покрыт ледниками.
Предварительные анализы показывают, что водохранилище, расположенное под морским дном и простирающееся от побережья Нью-Джерси до штата Мэн, было изолировано от внешнего мира в холодных условиях около 20 000 лет назад. Это указывает на то, что оно образовалось в последний ледниковый период, в том числе из-за толстых ледяных щитов.
Прошлым летом исследователи отправились в экспедицию, чтобы проверить сообщения конца 1960-х — начала 1970-х годов о наличии пресной воды под морским дном у восточного побережья. «Это был масштабный проект и мечта всей моей жизни», — рассказал Live Science Брэндон Дуган, один из главных учёных экспедиции и профессор геофизики в Горной школе Колорадо.
Исследовательская экспедиция, известная как Экспедиция 501, длилась три месяца. За это время из-под морского дна в трёх местах у островов Нантакет и Мартас-Винъярд было поднято 13 200 галлонов (50 000 литров) воды. Результаты ещё не окончательные, но пока всё указывает на то, что резервуар может простираться под землёй дальше, чем предполагалось в ранних отчётах, а значит, он может быть даже больше, чем считалось ранее.
По словам Дугана, он и его коллеги также считают, что им известно, что послужило причиной образования водохранилища, благодаря предварительному радиоуглеродному анализу, анализу благородных газов и изотопов.
Впервые о пресной воде в этом регионе сообщила Геологическая служба США (USGS) 60 лет назад во время оценки морских минеральных и энергетических ресурсов между Флоридой и Мэном. «Они очень необычным образом обнаружили пресную воду в донных отложениях под океаном, — сказал Дуган. — В 1980-х годах некоторые сотрудники Геологической службы США выдвинули гипотезу о том, как пресная вода могла туда попасть. Затем на какое-то время всё затихло — никто об этом не говорил».
В 2003 году Дуган и Марк Персон, профессор гидрологии в Институте горного дела и технологий Нью-Мексико, заново открыли эти записи и выдвинули три гипотезы о том, как пресная вода может оказаться под океаном. Один из способов формирования подводного резервуара с пресной водой — это длительное снижение уровня моря и просачивание осадков в почву. Затем, когда уровень моря снова повышается в течение сотен тысяч лет, пресная вода оказывается в ловушке подстилающих отложений, говорит Дуган.
Вторая возможная причина заключается в том, что высокие горы, расположенные близко к океану, направляют дождевую воду прямо на морское дно со своих возвышенностей, сказал он. И в-третьих — в связи с первой гипотезой — под океаном может образоваться резервуар с пресной водой, если ледяные щиты расширятся, что приведёт к снижению уровня моря. Талая вода скапливается на дне ледяных щитов, потому что они трутся о коренную породу, выделяя тепло. Под тяжестью ледяного щита вода просачивается в землю, оказываясь в ловушке под слоями осадочных пород.
Спустя более чем два десятилетия исследователи наконец-то приблизились к ответу. Предварительные данные указывают на то, что большая часть пресной воды поступила из ледников во время последнего ледникового периода (от 2,6 млн до 11 700 лет назад). «Мы исключили влияние большого рельефа Новой Англии, потому что у нас нет больших гор рядом с побережьем», — сказал Дуган. Однако, по его словам, «в ледниковой воде может присутствовать дождевая составляющая». «Можно предположить, что перед ледником идут дожди, так что, скорее всего, это смешанная система».
Экспедиция 501 взяла пробы воды в местах, расположенных на расстоянии от 20 до 30 миль (от 30 до 50 километров) от побережья Массачусетса. Исследователи пробурили скважину на глубину 1300 футов (400 метров) под морским дном, что позволило обнаружить толстый слой осадочных пород, пропитанных пресной водой, под слоем солёных осадочных пород и непроницаемым «слоем» из глины и ила.
Чтобы взять пробы воды, исследователи пробурили морское дно в трёх местах у берегов Мартас-Винъярд и Нантакета. (Изображение предоставлено: Райнер Лесневски/Getty Images)
«В верхней части [пресноводного слоя] у нас есть уплотнение, которое отделяет морскую воду сверху от пресной воды снизу, — сказал Дуган. Это уплотнение достаточно прочное, чтобы разделять два слоя, но оно не настолько крепкое, чтобы ледник не мог продавить через него воду — если именно это и произошло. Тому, что привело к появлению этой воды, было всё равно, есть ли там уплотнение. Энергии было достаточно, чтобы промыть его пресной водой», — сказал он.
Измерения солёности показали, что пресность воды в водохранилище снижается по мере удаления от берега, но остаётся значительно ниже солёности океана в районах, исследованных прошлым летом. В точке бурения, расположенной ближе всего к Нантакету и Мартас-Винъярд, содержание соли составляло 1 часть на 1000, что является максимально допустимым пределом для питьевой воды. Дальше от берега содержание соли составляло от 4 до 5 частей на 1000, а в самом удалённом месте исследователи зафиксировали от 17 до 18 частей на 1000, что составляет примерно половину от среднего содержания соли в океане.
«Самое важное — мы собрали все образцы, необходимые для ответа на наши основные вопросы, — сказал Дуган. — Когда мы заканчиваем бурение и вытаскиваем оборудование, скважины закрываются сами собой».
Сейчас учёные изучают резервуар более детально, в том числе на предмет наличия микробов, редкоземельных элементов, пор — это поможет исследователям лучше оценить размер резервуара — и возраста отложений, что позволит определить, когда он сформировался. По словам Дугана, более точные результаты о том, как и когда сформировался резервуар, ожидаются примерно через месяц.
«Наша цель — дать представление о системе, чтобы, когда кому-то понадобится её использовать, у него была отправная точка для работы, а не необходимость заново собирать информацию или делать необдуманный выбор», — сказал он.