Голубая дыра — это большая морская пещера или воронка , открытая к поверхности и образовавшаяся на берегу или острове, состоящем из карбонатной породы ( известняка или кораллового рифа ). Голубые дыры обычно содержат воду пресного, морского или смешанного химического состава, подвергшуюся воздействию приливов. Большую часть своей глубины они простираются ниже уровня моря и могут обеспечивать доступ к подводным пещерным проходам. [1] Хорошо известными примерами являются Дыра Дракона (в Южно-Китайском море), а также Большая голубая дыра и Голубая дыра Дина в Карибском море .
Голубые дыры отличаются от сенотов тем, что последние представляют собой внутренние пустоты, обычно содержащие пресную грунтовую воду , а не морскую .
Голубые дыры представляют собой примерно круглые впадины с крутыми стенками, названные так из-за резкого контраста между темно-синими глубокими водами их глубин и более светлым синим мелководьем вокруг них. Циркуляция воды у них плохая, и ниже определенной глубины они обычно бескислородны ; эта среда неблагоприятна для большинства морских обитателей, но, тем не менее, может поддерживать большое количество бактерий . [2] Глубокий синий цвет обусловлен высокой прозрачностью воды и ярко-белым карбонатным песком . Синий свет — самая устойчивая часть спектра; другие части спектра — красный, желтый и, наконец, зеленый — поглощаются на своем пути через воду, но синему свету удается достичь белого песка и вернуться после отражения.
Самая глубокая голубая дыра в мире — это голубая дыра Таам Джа’ в заливе Четумаль , глубина которой, как было обнаружено в 2024 году, составила более 420 метров (1380 футов). [3] Вторая по глубине — «Дыра Дракона» , или Лонгдонг. , в Южно-Китайском море на глубине 300,89 метра (987 футов), [4] а третьей по глубине голубой дырой в мире является Голубая дыра Дина на глубине 202 метра (663 фута), расположенная в заливе к западу от Кларенс-Тауна на Лонг-Айленде. , Багамы . Другие голубые дыры имеют примерно половину этой глубины и составляют около 100–120 метров (330–390 футов). Диаметр верхнего входа обычно колеблется от 25–35 метров (82–115 футов) (Голубая дыра Дина) до 300 метров (980 футов) ( Большая голубая дыра в Белизе).
Самая большая голубая дыра (с учетом глубины и ширины) находится в 100 километрах от побережья Белиза. Большая голубая дыра представляет собой огромную 300-метровую ширину и 125-метровую глубину. [5]
Голубые дыры образовались во время прошлых ледниковых периодов , когда уровень моря был на 100–120 метров (330–390 футов) ниже, чем в настоящее время. [6] В это время образования подвергались той же эрозии от дождя и химического выветривания , которая свойственна всем территориям, богатым известняком . Процесс завершился, когда уровень моря поднялся в конце ледникового периода.
Большинство голубых дыр содержат как пресную, так и соленую воду. Галоклин — это поверхность границы между пресной и соленой водой в этих голубых дырах , где происходит коррозионная реакция, разъедающая породу. [7] Со временем это может создать боковые проходы или горизонтальные «рукава», идущие от вертикальной пещеры. Эти боковые проходы могут быть довольно длинными; например, более 600 метров (2000 футов) в случае раковины лесопилки на Багамах.
Голубые дыры образуются в результате карстовых процессов и требуют особого типа топографии . Породы, такие как известняк, гипс и мрамор, растворимы, и растворение создает под землей ходы и системы пещер. Этот процесс в сочетании с образованием долин позволяет образовывать голубые дыры. Долинные образования когда-то представляли собой закрытые впадины, образовавшиеся в результате растворения поверхностных пород или обрушения в подземную пустоту.
Большинство голубых дыр образуются в результате этих процессов, хотя некоторые из них не имеют никаких признаков проходов или пещерных систем, как можно было бы ожидать от карстовых и долинных процессов. Это говорит о том, что некоторые голубые дыры могут быть вызваны другими процессами, такими как развитие вертикальных рифов. [8]
Некоторые голубые дыры не подвергаются карстовым или долинным процессам во время своего формирования. Они образуются в результате растворения и обрушения коренных пород [9] , обычно под воздействием приливных сил , растворения карбонатов, колебаний уровня моря или присутствия эогенетических карбонатов . [9]
Голубые дыры обычно обнаруживаются на неглубоких карбонатных платформах , примером которых являются Багамские банки , а также на полуострове Юкатан и вокруг него , например, в Большой голубой дыре на атолле Маяк-Риф в Белизе .
Многие глубокие родниковые котловины, образованные карстовыми процессами и расположенные в глубине суши, также называются голубыми дырами; например, Голубая дыра в Касталии , штат Огайо .
Было обнаружено множество различных окаменелостей, указывающих на тип форм жизни, существовавших в голубых дырах. Также были замечены другие формы жизни, такие как морская жизнь и морские окаменелости; окаменелости крокодилов и черепах [10] , например, были обнаружены в голубых дырах. В голубых дырах также были обнаружены важные типы бактериальных колоний. Из-за условий голубой дыры они вынуждены жить за счет соединений серы, таких как сероводород, которые токсичны для большинства организмов. [6] Эти особые бактерии позволили многое понять в области химии и биологии микробной жизни.
В голубых дырах обитает огромное разнообразие микробов. Они создают биогеохимические пути, создавая уникальную и разнообразную среду внутри голубых дыр. В поверхностном слое содержание кислорода, DOC , POC и хлорофилла должно быть низким, чтобы цианобактерии могли дышать. [11] По мере увеличения глубины многие ветви и подветви микробов создают особые ниши, основанные на химическом составе и доступности питательных веществ на этой глубине. [11]
Микроорганизмы, в том числе фораминиферы , мейобентосцы и нематоды, также следуют этой модели организации и населяют те участки толщи воды, где питательные вещества, на которые они полагаются, наиболее доступны. Нематоды, которые преимущественно являются неселективными детрифагами , переносят бескислородные условия у основания голубых дыр, что позволяет им выживать там, где другие виды не могут. Они процветают на самых низких глубинах голубых дыр из-за обилия оседающего там органического вещества. Точно так же фораминиферы обитают на более низких глубинах, и с глубиной их разнообразие даже увеличивается. Мейобентосные организмы не могут выжить в присутствии высоких сульфидов, обнаруженных на глубине, и остаются в поверхностных слоях голубых дыр. Как правило, разнообразие всех форм жизни в голубых дырах в 2–3 раза больше, чем в других разнообразных районах океана, включая прибрежные и абиссальные среды. Когда разнообразие микроорганизмов увеличивается, следует ожидать пропорционального увеличения более крупных организмов и их разнообразия.
Накопление отложений уникально для голубых дыр. Седиментация происходит в центре отверстий, а не по краям. [12] Множество различных видов отложений помогают сохранить окаменелости и климатические записи. Основными отложениями, накапливающимися и образующими слои в голубых дырах, являются сапропель , обломочный торф и озерные мергели . Внутри этих слоев можно найти микроокаменелости.
Керны осадков, взятые из трех голубых дыр на Багамах, показали, что с глубиной обнаруживается все больше сапропеля, обломочного и пресноводного торфа, а также озерных мергелей. Примерно на 150 см керна отложений были обнаружены микрофоссилии древесины, Charophytes и Hydrobiidae .
Химия голубых дыр сильно различается в зависимости от того, как они образовались. Все голубые дыры имеют слой пресной воды на поверхности и более соленую воду по мере увеличения глубины. Многие из них имеют пикноклины и галоклины, которые показывают эти зоны, похожие на океан вокруг них. [13] Многие голубые дыры являются отличными ловушками для отложений и могут сохранять климатические и ископаемые записи, относящиеся к последнему ледниковому максимуму . [12] Причина, по которой голубые дыры способны сохранять такие записи, заключается в бескислородной придонной воде, содержащейся в большинстве голубых дыр. Стабильные изотопы водорода и кислорода можно использовать, чтобы определить, откуда берется вода в голубых дырах. Ученые обнаружили, что во многих из них есть метеоритные или морские источники соленой воды. [9] Возможность определить, откуда берется вода в этих колоннах, позволяет ученым увидеть, насколько они подвержены приливному влиянию. [9] Большинство голубых дыр имеют соленость в диапазоне от пресной воды до гиперсоленой . Трубопроводы и проходы также позволяют проникать солоноватой воде. Когда одни и те же изотопы основных ионов обнаруживаются в голубых дырах и в окружающем океане, можно сделать вывод, что эти голубые дыры находятся под приливным влиянием и имеют источник морской воды, однако, если изотопы подобны тем, которые обнаружены в метеорных линзах, тогда источник метеорный. [9]
Из-за водных условий на дне голубых дыр сохранение окаменелостей очень эффективно. Недостаток кислорода и света предотвращает гниение; эти условия привели к сохранению окаменелостей на тысячи лет, что позволило ученым идентифицировать скелеты видов, вымерших в течение многих лет, а также человеческие скелеты. Отложения, окружающие окаменелости, богаты макро- и микрофоссилиями (ветками, листьями, пыльцой, спорами и т. д.), что еще больше улучшает их сохранность.
Окаменелости идентифицированы:
Окаменелости растений также хорошо сохранились на дне голубых дыр, и с помощью кернов отложений можно определить, какие виды растений и деревьев существовали в этом районе тысячи лет назад. Например, сегодня на Багамских островах преобладают тропические сухие вечнозеленые растения и тропические сосны, но керны отложений из голубой дыры Абакос выявили сохранившиеся древесные виды, такие как Coccoloba , Exothea и Bursera .
Исследование голубых дыр требует уровня компетентности и оборудования, соответствующего глубине и высоте проникновения. В 2009 году группа ученых приступила к изучению семи таких голубых дыр на Багамах. [14] Совершив более 150 погружений, ученые под руководством Кейта Тинкера исследовали бактерии, способные жить в бескислородной среде. [14] Это позволило им установить связь с такими областями, как астробиология, где организмы процветают без кислорода и солнечного света.
В 2018 году другая группа учёных отправилась исследовать Большую голубую дыру Белиза с помощью двух подводных лодок по последнему слову техники. Одним из главных научных достижений этой экспедиции стала первая трехмерная карта ее внутренних помещений. [5] Исследователи запечатлели такие особенности, как сталактиты , слой сероводорода и другие детали, которые обычно невозможно увидеть невооруженным человеческим глазом.
В рамках трехлетнего исследования группа ученых в мае и сентябре 2019 года отправилась исследовать голубую дыру, прозванную « дырой Янтарного джек », расположенную в 30 милях от побережья Сарасоты, штат Флорида . В экспедиции приняли участие сотрудники Морской лаборатории Моута , Атлантического университета Флориды, Харбор-филиала , Технологического института Джорджии , Геологической службы США и Управления исследования океана NOAA . Экспедиция собрала информацию о жизни вокруг и внутри дыры, составе морской воды и донных отложениях. Следующая экспедиция запланирована на август 2020 года к более глубокой голубой дыре под названием « Зеленый банан » у побережья Флориды. [15] [16] [17]
В отличие от различных успешных экспедиций, многие исследователи погибли при попытках достичь дна голубой дыры. Голубую дыру Красного моря , расположенную в Египте, прозвали «Кладбищем дайверов», потому что там погибли по меньшей мере 40 дайверов. [18]
Несмотря на красоту и привлекательность голубых дыр, они являются одними из самых опасных вод для дайвинга. Азотный наркоз начинает действовать на глубине ниже 20 м (70 футов) и вызывает дезориентацию и изменения сознания. Дайверы, испытывающие азотный наркоз, могут оказаться слишком растерянными, чтобы плыть обратно на мелководье, а некоторые так и не всплывают на поверхность. Прозрачность воды и свет значительно уменьшаются с глубиной, что усиливает дезориентацию дайверов. Дайверы также должны помнить о животных, которых они могут встретить в этих лунках. Было замечено, что виды акул, в том числе бычьи акулы, рифовые акулы и акулы-молоты, используют голубые дыры и иногда нападают на людей.
