死海:「塩の指」の謎が解決

死海の底での塩の結晶成長は、明らかに物理学と矛盾しています

死海では、塩の結晶の厚い層が端だけでなく、奇妙なことに、海の真ん中にも形成されます-研究者は、どうしてどうして今になっているかを発見しました。 ©David Leshem / iStock
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物理的謎:実際、死海の底で成長している塩結晶の形成は存在しそうにありません-その形成は物理的に部分的にしか説明できないからです。 しかし今、研究者はパズルを解決しました。 したがって、これらの結晶は、水面の小さな乱流が深みのある塩辛い温水の指を繰り返し汚すために形成されます。 これらの「塩の指」は沈み、冷たくなり、そして塩の結晶を下に降らせます。

死海は世界で最も塩分が多い海のひとつであり、その塩分は増加し続けています。 その主な流入であるヨルダンからの絶え間ない水の取水により、淡水がほとんど流れないためです。 同時に、熱は非常に多くの水を蒸発させるため、死海の水位は年間約1メートル下がります。 その結果、湖は縮小し、その縁は塩で覆われ、その土手はすでに何千もの破れた穴が開けられています。

また、湖の底にあるケーブルと測定器は厚い塩の皮で覆われています。 ©Nadav Lensky /イスラエル地質調査

塩の結晶の不可解な雨

しかし、死海に最近現れたもう1つの現象があります。1970年代後半から、研究者は、塩の結晶の真の「吹雪」が湖の中間層から降り注ぐことを観察しました。 そこで、結晶化した塩は、1年に約10センチメートル成長する層を形成します。

しかし、驚くべきことは、死海に塩の結晶のこの「雪」があってはならないということです。 一見、これは物理学のルールと矛盾しています。 理由:蒸発による暖かく、特に塩辛い表面の水は、10度冷たい、塩辛くない水層にあります。 密度が高いため、この冷たい層はバリアとして機能し、実際に塩分の多い表面水の沈降、したがって塩の結晶化も防ぐはずです。 しかし、明らかにそうではありません。

塩辛い水指

この謎の解決策は、カリフォルニア大学サンタバーバラ校のラファエル・オイロンと彼の同僚によって発見されました。 彼らは物理モデルで死海の状態をモデル化し、より深い水域での塩の結晶の形成を説明できるメカニズムを探しました。 彼らは、より暖かい水層とより冷たい水層との間の境界層でのプロセスに特別な注意を払った。 ディスプレイ

それは驚くべきことでした。 ほんのわずかな乱気流でさえも、温かい地表水の小さな「指」がより深い水の中に飛び出す可能性があるからです。 「最初、これらの指は小さすぎて見えません。 しかし、彼らは沈むにつれて互いに相互作用し、それによりさらに大きな構造を形成します」とOuillonは説明します。

温かく下向きに成長する水指と同様に、同様に細かい「指」が冷たい方から上がり、塩味の少ない水が表面に向かって上がります。 「その結果、温かくて塩辛い水指が境界層の下に形成され、より冷たい、より塩辛い指になります」と研究者たちは報告しています。

「ユニークなシステム」

秘::暖かい地表水で作られたこれらのミリメートルの小さな「指」は、塩で強く強化されています。 彼らが深いところに沈むと、彼らは冷たい水層に入り、徐々に冷やされます。 しかし、冷水は温水よりも塩分が少ないため、これらの指の塩分は結晶化し始め、小さな白っぽい塩の結晶が形成され、死海の底に沈みます。

これは、死海の底にある神秘的な塩鉱床の背後にあります。

「これらのプロセスは、ほんの数ミリメートルからセンチメートルの厚さのソルトフィンガーで、非常に小さなスケールで行われます」とOuillonと彼のチームは説明します。 しかし、そのような塩フィンガーの膨大な量は、時間の経過とともに大量の塩をより冷たい中間層に輸送するのに十分です。 これは塩で飽和されており、塩が結晶化する。 これが、塩の結晶の厚い地殻が浅い湖岸に沿ってだけでなく、その深い中心部にも形成される理由です。

「これにより、死海はユニークなシステムになります」と、イスラエル地質局の共著者であるナダブ・レンズキーは言います。 岩塩結晶がこの方法で堆積する世界で唯一の深い層状の塩湖であるためです。

原始の塩鉱床の説明も?

新しい発見は、死海の底の塩層が時間とともに厚くなっている理由だけではありません。 また、多くの岩塩産地の何百メートルもの塩層がいったん形成されたかについての手がかりを提供します。 たとえば、約600万年前の地中海の緩やかな脱水により、厚さ1キロの塩の層が堆積しました。

研究者によると、死海での今日と同様のプロセスである、地中海の極端に塩分の多い残留水で実行できた可能性があります。 「そのような蒸発岩盆地の基本的な特徴の1つは、塩岩層が中央に向かって厚くなることです」と彼らは説明します。 しかし、これは「塩の指」による結晶化に典型的です。 このような水の端には冷たい深層がないため、そこにある塩水の指の集中的な結晶化もありません。

したがって、死海は今日、これらの「塩の指」を持つ唯一の塩水です。 しかし、地質学の歴史の中で、同様の条件の湾、ラグーン、湖があったかもしれません。 死海はまた、数百万年前に私たちの惑星を形作ったプロセスへの洞察を与えてくれます。 (水資源研究、2019; doi:10.1029 / 2019WR024818)

出典:アメリカ地球物理学連合

-ナジャ・ポドブレガー