Дослідження, опубліковане в журналі Nature, пропонує нову картину циркуляції води в Світовому океані. Згідно з висновками вчених, холодна вода з антарктичних морів, опустивши на дно, після цього не піднімається вище позначки 2,5 кілометра. А на глибинах від 1 до 2,5 кілометра лежить шар “мертвої води” з дуже повільною циркуляцією. Молекулам води потрібно більше тисячі років, щоб з нього досягти поверхні.
Але про все по порядку. Опишемо картину згідно класичним уявленням. В Антарктиді, незважаючи на підігріваючий її на заході стовп магми, все-таки дуже холодно. Вода у поверхні непривітних південних морів остигає і стає щільніше нижчих шарів. Слідуючи заповітам старого Архімеда, вона опускається на дно.
Ці потоки води в буквальному сенсі крижані: їх температура близько нуля, що для солоної морської води все-таки трохи вище точки замерзання. Антарктичні донні води (antarctic bottom water) – найхолодніша і найщільніша вода в усьому Світовому океані.
Дуже повільно ці холодні водні маси рухаються на північ, до екватора, поступово нагріваючись (в тому числі від гідротермальних джерел). Далеко на просторах океану вони нарешті пускаються в зворотний шлях. На повне коло потрібні десятки років.
Така картина у загальних рисах. Але в ній все ще залишається багато незрозумілих деталей. Наприклад, на якій саме глибині водні маси повертають назад? Спливають вони до самої поверхні?
Заповнити цей пробіл вирішила команда вчених на чолі з Казимиром де Лаверном (Casimir de Lavergne) з Університету Нового Південного Уельсу в Австралії. Дослідники зацікавилися, як циркулює вода між 32 градусом південної і 48 градусом північної широти на глибинах понад одного кілометра.
Автори використовували базу даних по глобальній гідрографічній кліматології WOCE. Крім того, вони користувалися картами розподілу вуглецю-14 в океанічній воді, створеними в рамках проекту GLODAP. Зміст цього радіоактивного ізотопу в різних точках Світового океану виміряно ґрунтовно: океанологи включили в свою модель 36,5 тисяч значень.
- На дні Північного моря знайдено затонулу країну
- На Землі все менше кисню: причина – прохолодний клімат останнього мільйона років
- Найстарішу самку косатки випустять з тісного океанаріуму через 50 років ув’язнення
Справа в тому, що вуглець-14 має досить короткий за геологічними мірками період напіврозпаду: його кількість зменшується вдвічі за 5,7 тисячі років. Кількість цього ізотопу дозволяє зрозуміти, як давно вода контактувала з поверхнею і “поповнювала запаси” радіовуглеця. На цьому ж принципі засноване вуглецеве датування органіки.
Ці дані вчені впровадили у власну модель, яка враховує вплив рельєфу дна більш точно, ніж це робилося в роботах попередників. За допомогою цієї моделі автори простежили подорож антарктичних вод по темних океанічних безодням.
У них вийшло, що антарктичні донні води починають шлях на теплий ласкавий північ на глибинах більше чотирьох кілометрів. Але і назад вони повертають аж ніяк не у поверхні. Рух з півночі на південь відбувається в основному глибше 2,5 кілометрів. На поверхню ці водні маси піднімаються вже біля берегів рідного континенту, коли їх витісняє більш холодна потопаюча вода.
А вище цієї позначки в 2,5 кілометра і аж до глибини в один кілометр, де вже починаються поверхневі течії, лежить шар “мертвої води”. Циркуляція уздовж меридіана в ньому теж є, але набагато більш слабка. Правда, ці водні маси, на відміну від антарктичних донних, все ж сполучаються з поверхнею. Однак молекулі води з цього шару потрібно близько півтора тисяч років, щоб опинитися в теплих широтах і піднятися до поверхні. Тобто молекула води, яка спливла на поверхню з цього шару прямо зараз, в останній раз бачила сонячне світло за часів падіння Риму.