» » Рельеф морского дна формируют потепления и похолодания

Рис. 1. Топография дна (батиметрия) Восточно-Тихоокеанского поднятия (показан участок между 9° и 10° с. ш.). На карте хорошо виден и океанический" />

Рельеф морского дна формируют потепления и похолодания


Рельеф морского дна формируют потепления и похолодания
Рис. 1.[/b] Топография дна" border=0 width="600">

Рис. 1. Топография дна (батиметрия) Восточно-Тихоокеанского поднятия (показан участок между 9° и 10° с. ш.). На карте хорошо виден и океанический хребет, и абиссальные холмы, которые тянутся по обе стороны от рифтового разлома и хребта. Как показало картирование дна мирового океана, подобные холмы — обычный элемент рельефа рифтовых долин. Рисунок с сайта dusk.geo.orst.edu


Ряды абиссальных холмов, которые тянутся на тысячи километров вдоль глубинных океанических разломов, составляют обычный и самый распространенный элемент подводных рифтовых долин. Однако почему они образуются — до сих пор оставалось загадкой. Океанографы проанализировали один из таких ландшафтов и выяснили, что подобные валы образуются с периодичностью 23, 41 и 100 тысяч лет, что совпадает с циклическими движениями земной оси. Механизм формирования абиссальных холмов они связали с климатическими колебаниями и, соответственно, с весом океанической воды, определяющей давление на морское дно. Построенная модель подтвердила эту гипотезу.

За последнее десятилетие океанографы откартировали дно Мирового океана с очень высоким разрешением. Особое внимание они обращали на рифтовые зоны — сейсмически активные области, где происходит нарастание земной коры (рис. 1 и 2). Этот процесс определяется поступлением на поверхность расплавленного мантийного вещества. Оно образует по краю рифта хребты, которые тянутся вдоль разломов на тысячи километров по океаническому ложу. Параллельно рифту образуются валы, или абиссальные холмы. Причем, как показала батиметрическая съемка, такие «морщины» — обычный элемент рельефа всех рифтовых зон.


Рельеф морского дна формируют потепления и похолодания

Рис. 2. Формирование океанического хребта и сопутствующих ему абиссальных холмов по обе стороны от разлома. Анимация с сайта en.wikipedia.org


Специалисты из Оксфордского университета, Гарвардского университета и Южнокорейского института полярных исследований решили вплотную заняться природой происхождения этих абиссальных холмов. Свои исследования они строили на предположении, что периодичность в холмистом рельефе отражает ключевые факторы работы рифта — скорости выхода расплавленных мантийных пород на поверхность. А уж оттуда можно уже подобраться к вопросу — от чего зависит эта скорость.

Для решения этой задаче надо было преодолеть два препятствия. Во-первых, нужно было найти такое место, где бы параллельные рифту холмы не были бы закрыты толстым чехлом осадков и где бы скорость спрединга (расхождения коры из зоны рифта) не была бы слишком медленной или, наоборот, слишком быстрой — иначе рельеф получится или слишком сглаженным или периодичность будет замаскирована другими эффектами. Во-вторых, требовалось выбрать адекватный способ анализа периодичности рельефа. Подводным ландшафтом, подходящим по всем параметрам, оказался склон Австрало-Антарктического хребта, дно которого было обследовано в ходе экспедиций 2011–2013 годов на корейском ледоколе Araon. Скорость спрединга в зоне этого рифта не большая и не маленькая. Она имеет средние значения — около 3 см в год (то есть скорость расхождения плит друг от друга 6 см/год), потому рельеф хорошо читается.

Ученые анализировали рельеф, который сформировался за 1,25 млн лет. Отделив слишком частые (мелкомасштабные) и слишком редкие колебания рельефа, они сосредоточили внимание на средних величинах. В получившейся — очищенной — кривой наиболее четко выявляются пики с частотой в 100, 41 и 23 тысячи лет (рис. 3). Эти периодичности соответствуют циклам Миланковича, которые связаны с астрономическими параметрами положения земной оси. Такие же периодичности прослеживаются и в колебаниях уровня моря — а уж они-то точно зависят от астрономических циклов и, соответственно, похолоданий и потеплений. Получается, что климатические циклы потеплений и похолоданий как-то связаны с количеством поступающей на поверхность магмы.


Рельеф морского дна формируют потепления и похолодания

Рис. 3. Слева — батиметрические данные выбранного участка океанического дна. Показана зависимость глубины дна (на графике изображено отклонение от некоторого среднего значения) от возраста (в тысячах лет, за ноль принят возраст середины рифта). Синяя кривая — реальные данные, зеленая — эти данные после отбрасывания слишком частых и слишком редких колебаний, черная — смоделированная учеными картина для скорости спрединга 3,3 см/год. Справа — спектры колебаний. По оси абсцисс — частота событий в (тысячах лет)–1. Отчетливо выделяются пики на частотах, соответствующих периодам 100, 41 и 23 тысячи лет. График из обсуждаемой статьи в Science


Ученые построили логичную модель, в которой эти два глобальных явления увязаны между собой. Наступает похолодание — и уровень моря понижается, так как колоссальные количества воды скапливаются в виде ледяных шапок на полюсах. Подсчитано, что разница веса жидкой океанической воды между теплыми и ледниковыми периодами составляет примерно 5x1019 кг. Снижение веса означает снижение давления воды на океаническое дно; в результате мантийное вещество поднимается вверх с большей скоростью и в больших объемах. То есть во время похолодания получается холм. При потеплении льды тают, давление увеличивается и расплавленные породы поступают вверх с меньшей скоростью. Если воды становится настолько много, что давление сверху уравновешивает давление снизу, то поступление вещества останавливается вовсе. Это, конечно, упрощенная схема: в модели, которую построили специалисты, учитывалось большее число параметров, в частности проницаемость пород, скорость движения плит и др. (см. подробнее в дополнительных материалах к обсуждаемой статье). Но с учетом всех факторов, которые контролируют эти планетарные процессы, всё равно результат получился ожидаемый: колебания уровня океана формируют подводный рельеф (рис. 4).


Рельеф морского дна формируют потепления и похолодания

Рис. 4. Слева — принятый за основу уровень моря (черная линия) и предсказанные моделью глубины дна (цветные линии ниже, цвета соответствуют разным значениям проницаемости дна) для трех скоростей спрединга (1, 4 и 7 см/год). Показаны отклонения от некоторого среднего уровня в зависимости от возраста (в миллионах лет назад). Справа — частотные спектры этих колебаний. График из обсуждаемой статьи в Science


Получается, что земная ось, наклоняясь то так, то этак, оставляет в память об этих движениях валы на морском дне. Удивительно, что столь далекие друг от друга явления — вращение планеты и рельеф морского дна — связаны между собой, и эта многожды опосредованная связь всё же выявляется.

Источник: John W. Crowley, Richard F. Katz, Peter Huybers, Charles H. Langmuir, Sung-Hyun Park. Glacial cycles drive variations in the production of oceanic crust // Science. 5 February 2015. DOI:10.1126/science.1261508.

Елена Наймарк


28 сентябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Доказана роль резкого закисления океана в массовом вымирании на рубеже пермского и триасового периодов

Массовое вымирание на рубеже пермского и триасового периодов складывается из двух резких снижений биоразнообразия, разделенных промежутком примерно в 80 тысяч лет. Детальный анализ соотношения

Водные животные стремятся оптимизировать механику движения

Большинство видов рыб плавают за счет движений хвостового плавника, и этот механизм оптимально отрегулирован: соотношения параметров колебания хвоста для всех рыб одинаковы. Но у многих видов рыб и

В темноте бабочки замедляют скорость зрительного восприятия

Ночным животным, в том числе насекомым, приходится приспосабливаться к условиям слабой освещенности, ведь иначе в темноте трудно найти добычу или, наоборот, легко стать ей, не заметив вовремя угрозу.

Океаны с трудом справляются с поглощением антропогенного углекислого газа из атмосферы

Океаны — одни из важнейших нейтрализаторов СО2. Если в воды океана попадает слишком много углекислого газа, кислотность воды увеличивается и истощаются запасы минерального карбоната кальция,

Ступенчатая эволюция магматических очагов может предотвращать суперизвержения

Одна из первоочередных задач вулканологии — разобраться в механизмах образования и функционирования супервулканов, активизация даже одного из которых может серьезно повлиять на всю планету. Детальное

На юге Африки найдены следы древних ледников

Во время полевых работ в Намибии американские геологи обнаружили в пустыне группы невысоких эллиптических холмов, выстроенных в цепи. Такие формы рельефа характерны для ранее покрытых ледниками
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Заливы Каролины»Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна Юпитера