Slační obři a další nápadní útvary v Mrtvém moři odhalují, jak odpařování a dynamika tekutin tvarují geologickou minulost a současnost Země.
Mrtvé moře představuje jedinečnou konvergenci podmínek: leží v nejnižším bodě na povrchu Země a obsahuje jednu z nejvyšších koncentrací soli planety. Tato extrémní slanost způsobuje, že voda neobvykle hustá a její rozlišení jako nejhlubší hypersalinové jezero produkuje pozoruhodné, často teplotě řízené procesy pod povrchem, který vědci stále pracují na porozumění.
Mezi nejzajímavější rysy patří tzv. Slační obry-obrovské akumulace soli v zemské kůře.
„Tato velká ložiska v zemské kůře mohou být mnoho, mnoho kilometrů vodorovně a mohou být ve svislém směru více než kilometr tlustý,“ řekl profesor mechanického inženýrství UC Santa Barbara Eckart Meiburg, hlavní autor příspěvku zveřejněného v Roční přehled mechaniky tekutin. „Jak byly vytvořeny? Mrtvé moře je opravdu jediným místem na světě, kde můžeme dnes studovat mechanismus těchto věcí.“
Přestože jsou masivní usazeniny soli přítomny také na místech, jako je Středomoří a červené moře, Mrtvé moře je jediným místem, kde se aktivně tvoří. Díky tomu je to bezkonkurenční místo pro zkoumání fyzických procesů, které řídí jejich vývoj, včetně toho, jak se jejich tloušťka mění v celém prostoru a čase.
Odpařování, srážení, nasycení
Ve své studii Meiburg a spoluautor Nadav Lensky z geologického průzkumu Izraele popisují procesy dynamiky tekutin a sedimenty, které v současné době formují Mrtvé moře. Tyto procesy jsou řízeny několika faktory, zejména klasifikací Mrtvého moře jako jezera terminálního soli – vodní útvar bez přirozeného odtoku. Odpařování je proto jediným prostředkem ztráty vody, proces, který se zmenšuje jezero po tisíce let a zanechává rozsáhlé usazeniny soli. V posledních desetiletích se přehrada řeky Jordan, jejího primárního přítoku, tento pokles zintenzivnilo, přičemž hladina vody nyní klesla odhadovanou rychlostí asi 1 metru (3 stopy) za rok.
Teplotní rozdíly ve sloupci vody také hrají klíčovou roli při tvorbě solných gigantů a souvisejících rysů, jako jsou solné kopule a komíny. Pro většinu své historie bylo Mrtvé moře „meromiktické“ (stabilně stratifikované), s teplejší, méně hustou povrchovou vrstvou spočívající nad chladnějším, slanějším a hustší vrstvou v hloubce.
Od meromiktických po holomiktické podmínky
„Bývalo to takové, že i v zimě, kdy se věci ochladily, byla horní vrstva stále méně hustá než spodní vrstva,“ vysvětlil Meiburg. „A tak v důsledku toho došlo ke stratifikaci soli.“
Tato rovnováha se posunula na počátku 80. let, kdy částečná odklon řeky Jordan snížila přítok sladké vody, což umožnilo dominovat odpařování. V tomto okamžiku dosáhla povrchová slanost úrovně srovnatelné s hlubokými vodami, což umožnilo smíchat obě vrstvy. Tato změna přeměnila jezero z meromiktických na holomiktické (jezero, ve kterém se voda ročně převrátí). Dnes k stratifikaci stále dochází, ale během teplejší části roku přetrvává pouze zhruba osm měsíců.
V roce 2019 Meiburg a jeho kolegové pozorováno Neobvyklý proces v létě: srážení halitových krystalů nebo „solný sníh“, obvykle spojené s chladnějšími měsíci. Halite (běžně známé jako skalní sůl) se tvoří, když slanost překračuje množství vody, která se může rozpustit, takže hlubší, chladnější a hustší vrstvy v zimě obvyklé místo srážení. Během léta však vědci zjistili, že zatímco odpařování zvýšilo slanost horní vrstvy, teplo vody umožnilo soli, aby se tam rozpouštěly. To způsobilo stav zvaný „dvojitá difúze“, kde skvrny teplejší, slanější vody poblíž povrchu ochladily a klesly, zatímco části hlubší, chladnější vody zahřáté a zvednuté. Když se hustší horní vrstva dále ochladila, začala se sůl vydávat a vytvořila nečekaný jev „slaného sněhu“.
Solný sníh a obří formace
Kombinace odpařování, kolísání teploty a změn hustoty v celém vodním sloupci, kromě dalších faktorů, včetně vnitřních proudů a povrchových vln, se spikne a vytvářejí autory usazeniny různých tvarů a velikostí. Na rozdíl od mělčích hypersalinových těl, ve kterých se vyskytuje srážení a depozice během období sucha, v Mrtvém moři se tyto procesy během zimních měsíců shledaly nejintenzivnější. Letos roční „sněhová“ sezóna v hloubce vysvětluje vznik solných gigantů, které se nacházejí v jiných solných tělech, jako je Středozemní moře, které kdysi vyschlo během messinské slanosti krize, asi 5,96 až 5,33 milionu let.
„Vždy došlo k nějakému přílivu ze severního Atlantiku do Středomoří přes Gibraltar průlivu,“ řekl Meiburg. „Ale když tektonický pohyb uzavřel Gibraltar průlivu, nemohl být ze severního Atlantiku žádný přítok vody.“ Hladina moře klesla o 3-5 km (2-3 mil) v důsledku odpařování, vytvořila stejné podmínky, které se v současné době nacházejí v Mrtvém moři, a zanechala za sebou nejsilnější z této solné kůry, kterou lze stále najít pod hlubokými částmi Středomoří, vysvětlil. „Ale pak o několik milionů let později se průlidek Gibraltaru znovu otevřel, a tak jsi měl příliv přicházející ze severního Atlantiku a Středomoří se znovu naplnilo.“
Mezitím to toky slanosti a přítomnost pružin na mořském dně přispívají podle vědců k vytvoření dalších zajímavých solných struktur, jako jsou solné komíny a solné komíny.
Kromě získání zásadního porozumění některým idiosynkratickým procesům, které se mohou vyskytnout při odpařování, hypersalinové jezery, může výzkum souvisejících procesů transportu sedimentů, které se vyskytují na rozvíjejících se plážích, také přinést vhled do stability a erozi pobřežních pobřeží při změně hladiny mořské úrovně, jakož i na potenciál pro odtažení zdrojů, automobilové státy.
Reference: „Mechanika tekutin Mrtvého moře“ od Eckart Meiburg a Nadav G. Lensky, 11. září 2024, Roční přehled mechaniky tekutin.
Doi: 10.1146/annurev-fluid-031424-101119
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
