В океане обнаружен слой воды, который тысячелетиями не сообщается с поверхностью

Исследование, опубликованное в журнале Nature, предлагает новую картину циркуляции воды в Мировом океане. Согласно выводам учёных, холодная вода из антарктических морей, опустившись на дно, после этого не поднимается выше отметки 2,5 километра. А на глубинах от 1 до 2,5 километра лежит слой "мёртвой воды" с очень медленной циркуляцией. Молекуле воды из него требуется более тысячи лет, чтобы достичь поверхности.

Но обо всём по порядку. Опишем картину согласно классическим представлениям. В Антарктиде, несмотря на подогревающий её на западе столб магмы, всё-таки очень холодно. Вода у поверхности неприветливых южных морей остывает и становится плотнее нижележащих слоёв. Подчиняясь заветам старика Архимеда, она опускается на дно.

Эти потоки воды в буквальном смысле ледяные: их температура около нуля, что для солёной морской воды всё-таки чуть-чуть выше точки замерзания. Антарктические донные воды (antarctic bottom water) – самая холодная и самая плотная вода во всём Мировом океане.

Очень медленно эти холодные водные массы движутся на север, к экватору, постепенно нагреваясь (в том числе от гидротермальных источников). Далеко на просторах океана они наконец пускаются в обратный путь. На полный круг требуются десятки лет.

Такова картина в самых общих чертах. Но в ней всё ещё остаётся много неясных деталей. Например, на какой именно глубине водные массы поворачивают обратно? Всплывают ли они к самой поверхности?

Заполнить этот пробел решила команда учёных во главе с Казимиром де Лаверном (Casimir de Lavergne) из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии. Исследователи заинтересовались, как циркулирует вода между 32 градусом южной и 48 градусом северной широты на глубинах свыше одного километра.

Авторы использовали базу данных по глобальной гидрографической климатологии WOCE. Кроме того, они пользовались картами распределения углерода-14 в океанической воде, созданными в рамках проекта GLODAP. Содержание этого радиоактивного изотопа в разных точках Мирового океана измерено основательно: океанологи включили в свою модель 36,5 тысяч значений.

Дело в том, что углерод-14 имеет довольно короткий по геологическим меркам период полураспада: его количество уменьшается вдвое за 5,7 тысячи лет. Количество этого изотопа позволяет понять, как давно вода контактировала с поверхностью и "пополняла запасы" радиоуглерода. На этом же принципе основана углеродная датировка органики.

Эти данные учёные внедрили в собственную модель, которая учитывает влияние рельефа дна более точно, чем это делалось в работах предшественников. С помощью этой модели авторы проследили путешествие антарктических вод по тёмным океаническим безднам.

У них получилось, что антарктические донные воды начинают путь на тёплый ласковый север на глубинах более четырёх километров. Но и обратно они поворачивают отнюдь не у поверхности. Движение с севера на юг происходит в основном глубже 2,5 километров. На поверхность эти водные массы поднимаются уже у берегов "родного" континента, когда их вытесняет более холодная тонущая вода.

А выше этой отметки в 2,5 километра и вплоть до глубины в один километр, где уже начинаются поверхностные течения, лежит слой "мёртвой воды". Циркуляция вдоль меридиана в нём тоже есть, но гораздо более слабая. Правда, эти водные массы, в отличие от антарктических донных, всё же сообщаются с поверхностью. Однако молекуле воды из этого слоя требуется около полутора тысяч лет, чтобы оказаться в тёплых широтах и подняться к поверхности. То есть молекула воды, всплывшая на поверхность из этого слоя прямо сейчас, в последний раз видела солнечный свет во времена падения Рима.