Несмотря на то что большая часть нашей планеты покрыта соленой водой, под океаническим дном скрываются колоссальные объемы пресной воды, хранящиеся в осадочных породах. Ученые знали о существовании пресных подземных вод на шельфе еще с 1970-х годов, однако эти системы долгое время оставались практически неизученными из-за технической сложности.
Впервые подтверждено наличие огромных запасов пресной воды под океанским дном
В рамках международной программы IODP3 и Национального научного фонда США команда исследователей провела работы по бурению дна Атлантического океана в акватории Новой Англии. Ученым удалось описать и отобрать пробы пресной воды из горизонта толщиной около 200 метров, скрытого непосредственно под морским дном.
Новая Англия. Закат у маяка Касл-Хилл, Ньюпорт, Род-Айленд. Shutterstock
Как пресная вода попадает под соленый океан? Основная часть этих запасов является «реликтовой». Во время ледниковых периодов уровень Мирового океана был значительно ниже, и значительные территории нынешнего шельфа являлись сушей. Дождевые и талые ледниковые воды просачивались глубоко в землю, заполняя поры в песке. Когда ледники растаяли и уровень моря поднялся, эти пресные линзы оказались «законсервированы» под слоями непроницаемых морских глин, которые не дают соленой воде перемешиваться с пресной на протяжении тысяч лет.
В ходе недавней экспедиции ученые поставили цель не только собрать керны дна, но и детально проанализировать воду, запертой в песчаных водоносных горизонтах и глинистых слоях, которые обычно выступают в роли природных барьеров. Результаты превзошли ожидания: исследователи обнаружили зоны со слабоминерализованной водой в пластах, которые еще не успели превратиться в твердую скальную породу. Это открытие имеет критическое значение для прибрежных сообществ, которые во всем мире зависят от подземных источников пресной воды, часто уходящих далеко вглубь шельфа.
Концептуальные модели размещения пресной воды. Осадочные породы, насыщенные пресной водой, обозначены светло-серым и белым цветом; осадочные породы, насыщенные соленой водой, обозначены желтым цветом. Граница между пресной и соленой водой обозначена пунктирной черной линией. A) Равновесная линза пресной воды при современном метеорологическом пополнении образует небольшую линзу пресной воды под островами. B) Метеорологическое пополнение открытых водоносных горизонтов и увеличение градиента во время низкого уровня моря приводят к углублению границы раздела пресной и соленой воды и ее смещению дальше от берега C) Пополнение под ледяным покровом во время ледникового периода; высокое давление от продвижения ледников заставляет пресную воду опускаться глубже и отодвигает границу между пресной и соленой водой дальше от берега.
Как отмечает соавтор работы Брэндон Дуган: «Мы увидели, что опресненная вода существует в нескольких типах отложений — как морских, так и наземных. Наличие воды в столь разных породах поможет нам понять условия, при которых она там оказалась».
Глобальное значение шельфовых запасов пресной воды
Изучение систем под морским дном открывает новые возможности в понимании круговорота жидкостей в масштабах всей планеты. Методы, опробованные в ходе экспедиции у берегов Новой Англии, будут применены для поиска аналогичных скрытых резервуаров воды по всему миру.
Коричневым обозначены острова и полуострова Новой Англии. Штат Массачусетс. Базовая карта региона исследования экспедиции IODP, включая предлагаемые участки (основные участки = сплошные красные кружки и красные цифры; возможные участки = сплошные серые кружки и серые цифры).
Это крайне важно не только с точки зрения ресурсов, но и для фундаментальной науки: проект помогает проследить, как питательные вещества, такие как азот, циркулируют через отложения континентального шельфа и как эти процессы влияют на микробное разнообразие в экстремальных средах.
Полученные данные позволят реконструировать историю изменения уровня моря в прошлом, когда береговая линия находилась значительно дальше от современных берегов. Работа команды закладывает фундамент для долгосрочных исследований в рамках научной программы до 2050 года, объединяя геологию, гидрологию и биологию океана. Все собранные данные после периода моратория станут общедоступными, это даст мощный импульс для развития морской науки и обеспечения водной безопасности прибрежных регионов.