Тайны высохшего дна: что скрывает Большое Солёное озеро

С 1989 года Большое Солёное озеро в штате Юта потеряло около 70% своей площади. Это привело не только к сокращению экосистемных услуг, но и к образованию обширных высохших участков дна (так называемых плей), с которых в воздух поднимается токсичная пыль.

Однако пересыхание озера дало учёным уникальную возможность изучить то, что скрывается под его дном. В исследовании, опубликованном в журнале Geosciences, группа геофизиков показала, что пресная вода залегает всего в нескольких метрах ниже поверхности — и соседствует с солёной. Эта работа может стать ключом к сохранению озера, важнейшего ресурса для экологии и экономики региона.

Солёное озеро, пресная вода

В 2023 году Майкл Торн и его коллеги применили метод электротомографии (Electrical Resistivity Tomography, ERT) в десятках точек у южной и восточной оконечностей Большого Солёного озера. Этот метод позволяет различать пресную и солёную воду по сопротивлению электрическому току: солёная вода, насыщенная ионами, проводит ток лучше, а значит, её сопротивление ниже.

Осушение озера позволило исследователям добраться до мест, которые раньше были скрыты водой. Для установки сети датчиков ERT потребовалась серьёзная полевая работа. Мейсон Джекетта, ведущий автор исследования, вместе с коллегами размещал электроды на расстоянии нескольких метров друг от друга, создавая линии длиной в сотни метров. Затем они измеряли сопротивление между парами электродов.

В сочетании с данными о породах и осадках, а также с измерениями из ближайших скважин, это позволило восстановить вертикальные профили сопротивления и понять, какая именно вода просачивается сквозь поры подземных горизонтов.

Пресная вода повсюду — даже под слоем соли

Результаты оказались поразительными. Во многих местах исследователи обнаружили пресную воду совсем близко к поверхности. «Что на самом деле показывают эти данные — пресная вода встречается повсеместно», — комментирует Эллиот Ягнецки, геолог из Геологической службы Юты, не участвовавший в работе.

Особенно впечатляющим стало открытие на юго-востоке озера: там команда нашла неглубокий слой рассола, а прямо под ним, всего на глубине 5 метров, — пресную воду. На самом северном участке исследований пресная вода залегала на глубине около 2 метров, а на южном берегу — местами на глубине всего 2,8 метра.

Эти находки меняют представление о гидрологии региона. Оказывается, под высохшим солёным дном существует сложная система линз пресной воды, которая продолжает питаться подземными потоками, несмотря на общее усыхание озера.

Тайна солёных бугров и тростниковых островов

Исследование также помогло разгадать загадку странных образований вокруг озера — так называемых мирабилитовых бугров (соляных холмов) и тростниковых островов. Мирабилитовые бугры формируются зимой, когда холод замораживает поднимающуюся солёную воду, концентрируя соль. Метод ERT позволил буквально «увидеть» подземные каналы, по которым эта солёная вода поступает на поверхность.

Но самый неожиданный результат связан с тростником Phragmites. Эти инвазивные растения образуют загадочные круговые структуры как у берега, так и внутри озера. Ещё десять лет назад Торн и его коллега Уильям Джонсон заметили их на Google Maps, а при выезде на место обнаружили густые заросли тростника.

Как показала электротомография, под этими тростниковыми островами снизу вверх поднимается пресная вода — именно она позволяет растениям выживать в солёной среде. Но проблема в другом: «Популяция Phragmites вокруг Большого Солёного озера фактически не позволяет пресной грунтовой воде возвращаться обратно в озеро», — объясняет соавтор исследования Тони ван Дам. По её оценкам, тростник высасывает около 70 000 акро-футов (примерно 86 миллионов кубометров) пресной воды, которая могла бы пополнить озеро. Тем самым он не только снижает уровень озера, но и вытесняет местные виды растений, служащие средой обитания для птиц.

Больше, чем просто красивый пейзаж

В целом, исследование даёт новую картину того, как пресные и солёные подземные воды взаимодействуют под дном озера и как они формируют то, что мы видим на поверхности. Эта работа уже стимулировала новые проекты, в том числе недавнее исследование с вертолётом, несущим токопроводящую петлю для картографирования подземных токов. Оно показало, что под одной из частей озера может находиться значительный объём пресной воды.

Однако, как предупреждает Ягнецки, даже если эти водоносные горизонты существуют, их использование не решит проблему усыхания озера. Во-первых, добыча воды оттуда может быть экономически нецелесообразной. Во-вторых, пополнение таких запасов занимает тысячи лет. «Я просто не думаю, что это решение», — говорит он.

Солёные озёра — хрупкие экосистемы, чрезвычайно чувствительные к изменению климата. Большое Солёное озеро даёт жизнь миллионам артемий, которые служат кормом для перелётных птиц. Добыча минералов и использование артемий в аквакультуре — важные отрасли экономики Юты. Понимание того, как работают такие системы, необходимо для их сохранения.

Но, как замечает Ягнецки, дело не только в практической пользе. «На самом деле это нечто большее. Это красивейший ландшафт». И сохранение этого ландшафта — задача, выходящая далеко за рамки сухих научных данных.