Откуда в океанах озера, водопады, холмы и как морская вода уходит в недра Земли?

Океаны покрывают большую часть Земли и вмещают почти всю воду на поверхности планеты. Здесь зародилась жизнь, и благодаря океанам она все еще существует: жидкая вода считается главным условием для появления организмов; вместе со льдами и водяным паром очень сильно влияет на климат, а фитопланктон и морские растения производят больше половины кислорода, без которого почти никто не может обойтись. 

Но океаны почти не изучены. По данным американского Национального управления океанических и атмосферных исследований, не изведано более 80% подводного пространства. Большинство обитателей глубин тоже еще не открыты. Взять вирусы. В апреле американские биологи объявили об обнаружении почти 200 тыс. разновидностей морских вирусов — это в 12 раз больше, чем было известно науке раньше. По недавней оценке, в воде происходит 100 млрд трлн заражений вирусами. Каждую секунду. Из-за этого в океанах ежедневно погибает 20–40% всех бактерий.

Какие еще удивительные вещи творятся под водой, остается догадываться. Впрочем, кое-что уже известно.

Озера и реки в океанах — на первый взгляд, какая-то бессмыслица, но в природе встречается и такое. Возникают они на дне в тех местах, где много отложений соли. Соль постепенно растворяется в выходящей из горных пород воде — образуется впадина, в этой впадине скапливается обогащенный минералами и поэтому более плотный рассол, который плохо смешивается с окружающим морем. У подводных рек и озер есть берега и даже волны на поверхности, а их размер иногда достигает нескольких километров.

В 2015 году ученые обнаружили озера с рекой в Мексиканском заливе. Края подводного бассейна были облеплены мидиями, которых, судя по всему, кормят живущие в рассоле бактерии. А в самом озере — исследователи назвали его "Джакузи отчаяния" — лежали мертвые крабы: высокие концентрации солей, метан и сероводород подходят для жизни не всем.

' Подводное озеро в Мексиканском заливе'

Места вроде "Джакузи отчаяния" плохо изучены: не до конца ясно, как они образуются, что в них происходит и как там уживаются разные организмы. На эти вопросы попытаются ответить в ходе будущих экспедиций.

Если на морском дне попадаются озера и реки, то уже не кажется таким странным, что там есть и водопады. Океанографы догадывались об их существовании еще в 1870-х годах, но прошел почти век, прежде чем их удалось исследовать: пригодилась только появившаяся транзисторная электроника, способная работать на глубине, и радиоактивные вещества, попавшие в атмосферу во время ядерных испытаний, — их использовали как метки.

Как и подводные озера, водопады появляются из-за воды с отличающейся плотностью, только в этом случае разницу в основном обуславливают не растворенные соли, а температура. Чем ближе к полюсам, тем в среднем моря холоднее — и тем тяжелее в них вода. Поскольку дно неровное, холодная вода скапливается во впадинах, как в огромных чашках. Постепенно нагреваясь и поднимаясь, она переливается через край, сталкивается с более теплой водой и устремляется вниз — так и возникает подводный водопад.

Самый большой такой водопад находится в Датском проливе между Исландией и Гренландией, где Северный Ледовитый океан смыкается с Атлантикой. Его суммарная высота составляет 3,5 км — в 3,5 раза больше, чем у водопада Анхеля, самого высокого на поверхности планеты. Каждую секунду он несет 5 млн кубометров воды — это как 25 Амазонок. Правда, увидеть всю эту мощь нельзя: край "чашки", через который перетекает холодная вода, расположен на глубине 650 м.   

Когда сидишь на берегу, трудно заподозрить, что в океанах и морях есть холмы и долины. Речь идет не о хребтах на глубине и даже не о волнах на поверхности, а о самом настоящем рельефе, как на суше, но только в воде. Возникают неровности из-за течений, приливов и отливов, но еще и из-за формы Земли.

Обычно нашу планету достаточно представить в виде шара. Иногда нужно учитывать, что шар этот приплюснутый (из-за вращения расстояние от центра Земли до экватора примерно на 20 км больше, чем до полюсов). Но на самом деле планета больше напоминает мячик для гольфа, к тому же пожеванный: где-то вздымаются горы, а в других местах, наоборот, разверзаются впадины.

Поскольку масса Земли распределена неравномерно, гравитационное поле действует на воду с разной силой. Конечно, посреди Атлантики не наткнешься на жидкий Эверест, но отклонения уровня моря достигают порядка 100 м, если сравнивать с гипотетической идеально ровной Землей.

На океаны приходится почти вся вода на поверхности нашей планеты, но в недрах ее, под одним подсчетам, столько же, а по другим — в семь раз больше, причем вода перемещается туда-сюда, а колебания уровня моря совпадают с циклами дрейфа материков. Геологи из Университета Осло решили получше разобраться в этих процессах, создали компьютерные модели водного обмена и прогнали их с учетом того, как двигались литосферные плиты в последние 230 млн лет.

Считается, что вся суша на планете минимум пять раз то собиралась в один громадный континент, то распадалась на отдельные материки, как сейчас. Плиты, из которых состоит земная кора, медленно сталкиваются. В одних случаях возникают складки — горы. Если же океаническая кора упирается в континентальную, то обычно она уходит вниз, тонет в мантии планеты и уносит с собой воду. Только вода не утекает, как в дырявом ведре, — она заключена в самих породах в виде минералов. В других местах разворачивается встречный процесс: вместе с лавой — например, при извержениях вулканов — вода возвращается наружу.

Что происходит быстрее: "отток" в недра или "приток" на поверхность, — загадка, но норвежские ученые и их предшественники склоняются к тому, что вода все-таки убывает. В соответствующем сценарии компьютерная модель показала, что каждый год под землю уходит в среднем 200–400 млн т воды. На первый взгляд, это значительное количество, но оно в 15–30 млрд раз меньше массы всех океанов. Впрочем, согласно модели, в таком случае уровень моря за 230 млн лет упал на целых 130 м.

Исследователи оговариваются, что в расчетах велика неопределенность, поэтому, как на самом деле перемещается вода, до конца не ясно. Но в любом случае подъем уровня моря из-за изменения климата происходит в тысячи раз быстрее, и беспокоиться нужно именно об этом, а также о других тревожных последствиях растущей концентрации парниковых газов. Мы толком не изучили океаны, но догадываемся, какую колоссальную роль они играют, и знаем наверняка, что из-за нас они меняются. Если не изменить свое отношение к природе, многие тайны глубин люди просто не успеют раскрыть.