Голубая дыра — это большая морская пещера или карстовая воронка , которая открыта на поверхность и образовалась на отмели или острове, состоящем из карбонатной коренной породы ( известняка или кораллового рифа ). Голубые дыры обычно содержат приливно-отливную воду пресной, морской или смешанной химии. Они простираются ниже уровня моря на большую часть своей глубины и могут обеспечивать доступ к затопленным пещерным проходам. [1] Известными примерами являются Дыра Дракона (в Южно-Китайском море) и, в Карибском море, Большая Голубая дыра и Голубая дыра Дина .
Голубые дыры отличаются от сенотов тем, что последние представляют собой внутренние пустоты, обычно содержащие пресные грунтовые воды, а не морскую воду .
Голубые дыры — это примерно круглые, крутостенные углубления, названные так из-за резкого контраста между темно-синими, глубокими водами их глубин и более светло-синими отмелями вокруг них. Циркуляция воды в них плохая, и они обычно бескислородны ниже определенной глубины; эта среда неблагоприятна для большинства морских существ, 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 во время своего пути через воду, но синий свет успевает 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 установлено в 2024 году, составляет более 420 метров (1380 футов). [3] Вторая по глубине — Дыра Дракона , или Лонгдонг, в Южно-Китайском море глубиной 300,89 метров (987 футов), [4] а третья по глубине голубая дыра в мире — Голубая дыра Дина глубиной 202 метра (663 фута), расположенная в заливе к западу от города Кларенс на Лонг-Айленде , Багамы . Другие голубые дыры примерно вдвое меньше — 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) расположена в 100 километрах от побережья Белиза. Большая голубая дыра имеет ширину 300 метров и глубину 125 метров. [5]
Голубые дыры образовались во время прошлых ледниковых периодов , когда уровень моря был на 100–120 метров (330–390 футов) ниже, чем сейчас. [6] В эти времена образования подвергались той же эрозии от дождей и химического выветривания , которая свойственна всем богатым известняком территориям. Процесс закончился, когда уровень моря поднялся в конце ледникового периода.
Большинство голубых дыр содержат как пресную, так и соленую воду. Галоклин — это граничная поверхность между пресной и соленой водой в этих голубых дырах, где происходит коррозионная реакция, которая разъедает породу. [7] Со временем это может создать боковые проходы, или горизонтальные «руки», которые отходят от вертикальной пещеры. Эти боковые проходы могут быть довольно длинными; например, более 600 метров (2000 футов) в случае Sawmill Sink на Багамах.
Голубые дыры образуются в результате карстовых процессов и требуют определенного типа рельефа . Такие породы, как известняк, гипс и мрамор, растворимы, и растворение создает проходы и пещерные системы под землей. Этот процесс в сочетании с образованием карстовых провалов позволяет образовываться карстовым провалам. Карстовые провалы когда-то были закрытыми впадинами, образованными растворением поверхностной породы или провалом в подземную пустоту.
Большинство голубых дыр образуются в результате этих процессов, хотя некоторые из них не показывают никаких признаков проходов или пещерных систем, как это обычно ожидается от карстовых и долинных процессов. Это говорит о том, что некоторые голубые дыры могут быть вызваны другими процессами, такими как вертикальное развитие рифа. [8]
Некоторые голубые дыры не испытывают карстовых или долинных процессов во время своего формирования. Они образуются посредством растворения и обрушения коренной породы, [9] обычно под влиянием приливного воздействия , растворения карбонатов, колебаний уровня моря или присутствия эогенетических карбонатов . [9]
Голубые дыры обычно встречаются на мелководных карбонатных платформах , примером чего являются Багамские банки , а также на полуострове Юкатан и вокруг него , например, Большая Голубая дыра на атолле Лайтхаус-Риф, Белиз .
Многие глубокие родниковые бассейны, 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; например, в голубых дырах были найдены окаменелости крокодилов и черепах [10] . Важные типы бактериальных колоний также были найдены в голубых дырах. Из-за условий в голубых дырах они вынуждены жить за счет соединений серы, таких как сероводород , которые токсичны для большинства организмов. [6] Эти особые бактерии дали много знаний о химии и биологии микробной жизни.
Голубые дыры имеют большое разнообразие микробов. Они создают биогеохимические пути, создавая уникальную и разнообразную среду внутри голубых дыр. В поверхностном слое кислород, DOC , POC и хлорофилл должны быть на низком уровне, чтобы цианобактерии могли дышать. [11] По мере увеличения глубины многие ветви и подветви микробов создают особые ниши, основанные на химии и доступности питательных веществ на этой глубине. [11]
Микроорганизмы, включая фораминиферы , мейобентосные и нематоды, также следуют этой схеме организации и обитают в областях водной толщи, где питательные вещества, на которые они полагаются, наиболее доступны. Нематоды, которые в основном являются неселективными детритофагами , терпимы к бескислородным условиям 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 органического вещества, которое там оседает. Аналогично, фораминиферы обитают на более низких глубинах и даже увеличивают свое разнообразие с глубиной. Мейобентосные организмы не могут выживать при высоком содержании сульфида, обнаруженном на глубине, и остаются в поверхностных слоях голубых дыр. Как правило, разнообразие всех форм жизни в 2-3 раза больше в голубых дырах, чем в других разнообразных областях океана, включая прибрежные и абиссальные среды. Когда разнообразие микроорганизмов больше, следует ожидать пропорционального увеличения более крупных организмов и их разнообразия.
Накопление осадков в голубых дырах уникально. Осаждение происходит в центре дыр, а не по краям. [12] Множество различных видов осадков помогают сохранять окаменелости и климатические записи. Основные осадки, которые накапливаются и создают слои в голубых дырах, — это сапропель , детритовый торф и озерные мергели . Внутри этих слоев можно найти микроископаемые.
Керны осадка, взятые из трех голубых дыр на Багамах, показали, что с глубиной было обнаружено больше сапропеля, детритового и пресноводного торфа и озерных мергелей. Примерно на глубине 150 см керна осадка были обнаружены микроископаемые остатки древесины, харовых водорослей и гидробиид .
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. Во многих есть пикноклины и галоклины, которые показывают эти зоны, похожие на океан вокруг них. [13] Многие голубые дыры являются отличными ловушками для осадков 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 донной воде, которую содержат большинство голубых дыр. Стабильные изотопы водорода и кислорода могут использоваться для определения источника воды в голубых дырах. Ученые обнаружили, что во многих из них есть метеоритные или морские источники соленой воды. [9] Возможность определить источник воды в этих колоннах позволяет ученым увидеть, насколько они подвержены приливному влиянию. [9] Большинство голубых дыр имеют диапазон солености от пресной до гиперсоленой . Каналы и проходы также позволяют проникать солоноватой воде. Когда в голубых дырах и окружающем их океане обнаруживаются одни и те же изотопы основных ионов, можно сделать вывод, что эти голубые дыры подвержены приливному влиянию и имеют морской источник воды, однако, если изотопы аналогичны тем, которые обнаружены в метеоритных линзах, то источник является метеорным. [9]
Исследование голубых дыр требует уровня компетентности и оборудования, соответствующего глубине и проникновению сверху. В 2009 году группа ученых отправилась изучать семь из этих голубых дыр на Багамах. [14] В ходе более чем 150 погружений ученые под руководством Кейта Тинкера исследовали бактерии, способные жить в бескислородной среде. [14] Это позволило им установить связи с такими областями, как астробиология, где организмы процветают без кислорода или солнечного света.
В 2018 году другая группа ученых отправилась исследовать Большую голубую дыру Белиза, используя две подводные лодки новейших технологий. Одним из главных научных достижений этой экспедиции стала первая трехмерная карта ее недр. [5] Исследователи запечатлели такие особенности, как сталактиты , слой сероводорода и другие детали, которые обычно невозможно увидеть невооруженным глазом.
В рамках трехлетнего исследования группа ученых отправилась в мае и сентябре 2019 года на исследование голубой дыры, прозванной « Янтарная дыра », расположенной в 30 милях от побережья Сарасоты, штат Флорида . В экспедиции приняли участие представители Морской лаборатории Моута , Флоридского Атлантического университета, Харбор-Бранч , Технологического института Джорджии , Геологической службы США и Управления океанических исследований NOAA . Экспедиция собрала информацию о жизни вокруг и внутри дыры, составе морской воды и донных отложениях дыры. 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 в своих попытках достичь дна голубой дыры. Голубая дыра Красного моря , расположенная в Египте, получила прозвище «Кладбище дайверов», потому что там погибло не менее 40 дайверов. [18]
Несмотря на красоту и привлекательность голубых дыр, они являются одними из самых опасных вод для погружений. Азотный наркоз начинает наступать на глубине ниже 20 м (70 футов) и вызывает дезориентацию и изменения сознания. Дайверы, испытывающие азотный наркоз, могут быть слишком сбиты с толку, чтобы плыть обратно на мелководье, а некоторые так и не возвращаются на поверхность. Прозрачность воды и освещенность значительно уменьшаются с глубиной, что усиливает дезориентацию, испытываемую дайверами. Дайверы также должны помнить о животных, с которыми они могут столкнуться в этих дырах. Виды акул, включая бычьих акул, рифовых акул и акул-молотов, были замечены использующими голубые дыры и иногда нападающими на людей.
