Новое исследование, опубликованное в престижном научном журнале Nature Communications, проливает свет на недооцененный фактор, влияющий на климат нашей планеты – подземные воды. Об этом сообщает Ynet.
Доктор Яэль Киро, геохимик из Института Вейцмана, представила результаты работы, которые показывают, что химический состав морской воды, играющий ключевую роль в регуляции климата, формируется не только за счет привычных источников, таких как реки и подводные вулканы, но и благодаря подземным водам, протекающим в прибрежных зонах. Это открытие может изменить наше понимание глобальных климатических процессов.
Доктор Киро отмечает, что на протяжении многих лет она задавалась вопросом, проводились ли измерения потоков химических веществ из прибрежных подземных водоносных горизонтов в океан и наоборот. Несмотря на предположение, что такие исследования уже существуют, явных подтверждений этому она не находила. Это побудило ее взять на себя эту непростую задачу.
Интерес доктора Киро к подземным водам зародился во время ее работы над докторской диссертацией по гидрологии, где она исследовала феномен образования провалов в районе Мертвого моря. Эти провалы возникали в результате растворения соляных пластов под землей из-за потоков подземных вод. В ходе того исследования выяснилось, что не только пресные, но и соленые подземные воды, насыщенные минералами, могут способствовать химическим реакциям под землей. Именно тогда доктор Киро осознала, что ее открытия могут иметь более широкое применение и быть актуальными для подземных вод по всему миру.
«Однажды я захочу исследовать влияние подземных вод на морскую воду», – вспоминает она свои мысли того периода.
Ключевой фактор в понимании климата
Океаны играют важнейшую роль в регулировании климата Земли, поглощая огромные объемы углекислого газа (CO₂) из атмосферы и помогая поддерживать температурный баланс. Способность океана поглощать углекислый газ и скорость этого процесса напрямую зависят от химического состава морской воды.
«Когда мы пытаемся понять, как океаны реагируют на повышение уровня CO₂ в атмосфере, вызванное изменением климата, мы прежде всего должны разобраться, что определяет химический баланс морской воды», – подчеркивает доктор Киро.
До сих пор научное сообщество в основном фокусировалось на реках как главном источнике влияния на химический состав морской воды. Другим значимым источником, который также активно исследовался, считалась активность подводных вулканов, приводящая к образованию горячих, богатых химикатами потоков воды у дна океана. Однако прибрежные водоносные горизонты, или аквиферы, практически не изучались в этом контексте, и никто не пытался количественно оценить их влияние на химию океана.
Инновационный подход к исследованию
Для того чтобы оценить степень влияния этих аквиферов, доктор Киро применила оригинальный метод. Она решила сравнить два типа проб подземных вод, собранных другими исследователями в различных точках планеты: пробы, взятые из глубоких скважин, расположенных в нескольких сотнях метров от береговой линии, и пробы, взятые непосредственно у побережья, под самой водой.
Результаты оказались неожиданными. Подземные воды в пробах, взятых близко к берегу, показали лишь незначительное влияние морской воды, проникшей в аквифер из-за приливов и волн – кратковременный процесс, длящийся не более нескольких месяцев. В то же время, в более глубоких пробах была обнаружена явная «химическая подпись» морской воды. Это свидетельствовало о том, что морская вода просачивалась в аквифер гораздо глубже и медленнее, в результате разницы в плотности между морской и пресной водой, в процессе, который мог длиться десятки и даже сотни лет. Доктор Киро сделала вывод, что медленное и постоянное взаимодействие подземных вод с морской водой и донными отложениями со временем изменяет химический состав воды в глубине аквифера.
Далее доктор Киро рассчитала количество химических элементов, таких как кальций, магний, натрий и калий, которые обмениваются между прибрежными аквиферами и океаном. Она также определила концентрации этих химикатов в различных регионах и экстраполировала полученные данные для оценки масштабов явления в глобальном масштабе. Исследование выявило четкую закономерность: одни элементы постоянно поступали в океан, в то время как другие обогащали подземные воды.
Особое внимание было уделено кальцию, который обильно поступал в морскую воду. Этот элемент играет косвенную, но критически важную роль в углеродном цикле Земли. Когда CO₂ распадается в океанской воде, одним из продуктов распада является карбонат, который в результате биогеохимических реакций связывается с кальцием, образуя карбонат кальция. Именно из этого минерала состоят скелеты морских организмов. После гибели этих организмов их скелеты оседают на дне океана, и таким образом углерод захоранивается в земле на тысячи и даже миллионы лет.