HIDROLOGIJA

Pripremio: I. Jakšić

Podmorske reke

Tajne arterije naše planete

Mračni stanovnici okeana i mutne struje neometano „potkopavaju” nepisane zakonitosti morskog sveta, gospodare okeanskim dnom i mogu da zbrišu internet u tren oka. Šta znamo o podvodnim rekama naše planete?

Ispod Bosfora teče misteriozna reka. Ima bedeme i brzake a na pojedinim mestima široka je čitav kilometar. Kada bi ova reka vijugala na kopnu, obim vode koji bi se u njoj brzo i nekontrolisano kretao učinio bi je šestom najvećom rekom na svetu (posle Amazona, Ganga, Konga, Jangcekjanga i Orinoka). Posade na brodovima koji saobraćaju moreuzom između Mramornog i Crnog mora i ne znaju da ta podvodna reka postoji. Ona teče 70 m ispod njih a potom nestaje u dubinama. Ova skrivena reka nema ime.

Okeansko dno je prošarano brojnim podvodnim vodama, od kojih su neke dugačke više hiljada i široke više desetina kilometara a duboke stotinama metara. One čine arterije naše planete. One odvode sedimente u dubinu, noseći sobom kiseonik i hranjive materije koji omogućavaju živim bićima da opstanu na velikim nepristupačnim dubinama. Podvodne reke su takođe osnovni deo kretanja ugljenika na Zemlji.

Funkcionisanje ovih reka ostaje tajna. Sateliti ne mogu da dosegnu takve dubine a sonari i radari s površine nisu od preterane pomoći. Moguće je jedino osloniti se na podmornice i laboratorijske eksperimente koji pomažu da se odgonetne tajna čudnovatih podvodnih voda. Saznanja o njima mogla bi da budu korisna stručnjacima za klimatskih promena i onima koji rade za naftne i telekomunikacijske kompan ije.

Zemljotres, cunami i muke sa kablovima 

Kada bismo isušili sve okeane na Zemlji, otkrili bismo da su podvodne reke izdubile pravi lavirint provodnika poznatih kao abisalni kanali. Reke koje protiču kroz njih mogu da izgledaju kao reke na površini Zemlje, ali se ponašaju kao snežne lavine, peščane oluje ili vulkanske lavine. Njihova destruktivna moć predstavlja opasnost po telekomunikacione kablove koji se prostiru duž okeanskog dna prenoseći transokeanske signale, razne podatke i internet saobraćaj. Ako se duž kanala, dubokog nekoliko stotina metara i širokog nekoliko kilometara, raširi kabl a potom naiđe podzemna reka, taj kabl može biti lako prekinut, ističu stručnjaci Centra za obalsko i okeansko mapiranje na Univerzitetu Nju Hempšira u Daramu, SAD.

U današnje vreme, kompanije pokušavaju da izbegnu abisalne kanale nadgledanjem okeanskog dna pre postavljanja kablova. Ako su ivice kanala suviše strme, kabl postavljen preko njega bio bi izložen slučajnom oštećenju ribolovačkom opremom i sidrima, smatraju inženjeri kablovskih ruta iz Velike Britanije. I pored svega ovoga, firmama koje se bave postavljanjem kablova na dnu okeana i mora trebalo je izvesno vreme da postanu svesne podvodnih reka i njihovog destruktivnog potencijala.

Kada je kraljica Viktorija poslala telegram čestitku američkom predsedniku Džejmsu Bjukenenu 16. avgusta 1858. u čast prvog transatlantskog kabla, dugački telegrafski kablovi već su vijugali po dnu Mediterana i Crvenog mora. Brodovi koji su ih spuštali na dno bili su nesvesni prisustva ćudljivih podvodnih struja. Čitavih sedam decenija bili su srećne ruke, bar što se toga tiče. Ali, sreća je ljudima okrenula leđa 18. novembra 1929. godine, kada je snažan zemljotres pogodio područje udaljeno 250 km od obale Njufaundlenda, u Kanadi. Magnituda je iznosila 7,2 stepena. Ipak, šteta na kopnu bila je mala, srušilo se nekoliko dimnjaka a odronima su blokirani i neki putevi. Na dnu okeana, priča je bila drugačija. Zemljotres je podstakao podvodnu reku i približno 200 km3 sedimenta sručilo se niz padinu, presecajući snop transatlantskih telegrafskih kablova i ostavljajući kanadsku obalu bez sredstava za komunikaciju. Kada je cunami pogodio obalu, stradalo je 28 ljudi.

U to vreme, za prekid kablova odgovornim se smatrao cunami. Pravog krivca su identifikovali tek nakon dve decenije. Geolozi Brus Hizen i Mauris Iving, sa Kolumbija univerziteta, Njujork, analizirali su ovaj slučaj, obraćajući posebnu pažnju mestu i vremenu pucanja svakog kabla. Šta su zaključili? Zbog zemljotresa, sedimenti su se „skotrljali“ sa epikontinentalnog pojasa. Mešavina blata i morske vode zbrisana je s dna neverovatnom brzinom, kidajući jedan kabl za drugim. Proračuni Hizena i Idviga pokazali su da je ova „mutna (turbiditna) struja“ dostizala brzinu do 100 km/h, oblikujući nasipe u morskom dnu i putujući 600 km niz kontinentalni pojas od epicentra zemljotresa.

Turbiditne struje

U vreme Hizenovog i Idvigovog otkrića, geolozi su sumnjali da je okeansko dno prošarano abisalnim kanalima. Nacrti mapa podvodnih reka pri kraju 1930-tih i 1940-tih otkrili su duboka razdiranja izazvana erozijom na kontinentalnim marginama, baš kao što Veliki kanjon Kolorada prodire na kopno. Geolozi misle da su ova obeležja posledica podvodne erozije prouzrokovane mutnim (turbiditnim) strujama. No, tek je istraživanje ova dva naučnika razjasnilo šta je moglo da izazove i oblikuje ove struje.

Turbiditne struje još uvek kidaju kablove pod vodom pomoću kojih se odvija 95 % saobraćaja međunarodnih telefonskih linija, interneta i prenosa podataka. Njihovo pucanje može prekinuti sva sredstva komunikacija u regionu. Na primer, 2006. godine zemljotres u blizini Tajvana izazvao je snažne turbiditne struje zbog kojih je ostrvo bilo u privremenom telekomunikacionom pomračenju. Najmanje 16 kablova puklo je izazivajući opšti haos širom jugoistočne Azije.

-

Kao uznemirena zvečarka

Dok ne stigne do Atlantskog okeana, reka Kongo veoma je bogata sedimentima. U stanju je da pokrene podvodnu reku koja ponire duboko u okean, dubeći abisalni kanal na njegovom dnu. Slično se ponaša i Žuta reka, u Kini. Nataložene naslage čine njen tok gušćim od vode u rezervoaru u koji se uliva.

Iako je većina abisalnih kanala formirana zbog reka ili je od njih potekla, neki su uočeni tačno na sredini okeana. Ti podvodni tokovi su ćudljivi gde god se nalazili, u okeanu ili u jezeru. Ljudi su pokušali da izmere njihovu brzinu i koncentraciju sedimenata, međutim struje obično uništavaju svaku alatku za merenje.

Samo jedna reka je pitomija od ostalih. Ispod Bosforskog moreuza nalazi se ogromna podvodna reka s manje mulja. Umesto od sedimenata, sastoji se od slanije vode i teče od Mediterana kroz Mramorno more. Ta slana voda čini struje gušćim od okolnih u Crnom moru. Razlika u gustini je dovoljna da „potera“ rečni tok niz morsko dno. Međutim, dinamika ovog toka je slična kao kod njenih podvodnih rođaka i, pošto je lokacija u relativno plitkim vodama, kanal je lakše izučavati.

Profesor Džef Pikol, sedimentolog sa Univerziteta Lids, u Velikoj Britaniji, proučava prirodne procese podvodnih reka i jezera i erozije taloga. On je 2010. a potom 2013. godine u Bosfor poslao žutu robotsku podmornicu. Tim naučnika koji je izvršio merenja toka kroz abisalni kanal bio je prilično iznenađen otkrićem. Za početak, kanal se uvijao kao uznemirena zmija zvečarka. Kopnene reke, naravno, mogu biti vijugave ili teći pravo u zavisnosti od terena koji ih okružuje. Međutim, s podvodnim rekama stvari stoje drugačije.

Pikol je analizirao abisalne kanale širom sveta. On ističe da vijugavi kanali blizu ekvatora, kada se kreću prema polovima, postaju ravniji. Zašto je tako? Pikol misli da bi krivac mogao biti Koriolisov efekat. To je pojava zakrivljenja pravolinijske putanje objekta koji se kreće u rotirajućem koordinatnom sistemu. Ova sila gospodari cirkulacijom Zemljine atmosfere i okeana. Bez nje, ne bi bilo uragana ni Golfske struje.

Podvodne reke i „rođaci“ na kopnu

Koriolisov efekat je najjači na visokim geografskim širinama a slabi prema ekvatoru. Da li onda ova sila može da utiče i na mutne struje? Pikol se okrenuo laboratorijskim eksperimentima; zajedno s kolegama iz Toronta postavio je rezervoar dugačak 2 m na podlogu koja se obrće i napunio ga vodom. Na dnu rezervoara nalazio se krivudavi kanal s gustom slanom vodom za simulaciju mutnih struja s dna okeana. Zatim su naučnici okretali rezervoar različitim brzinama kako bi podražavali rotaciju Zemlje na različitim geografskim širinama i izmerili tok duž kanala. Ono što su otkrili pokazalo je dramatičnu razliku između podvodnih reka i njihovih „rođaka“ na kopnu. U oba slučaja, kretanje vode ukrug kontroliše kombinacija sila. Glavne sile na kopnu su centrifugalne. Ali, kad su u pitanju podvodne struje, naučnici su otkrili da Koriolisov efekat takođe igra važnu ulogu. Da bi se razumelo zašto je tako, treba pomisliti o tome koliko je cigla lakša u vodi nego na kopnu. Odgovor: zbog sile potiska vode koja se susreće sa silom gravitacije. Slično tome, sila težine turbiditnih struja slabi zbog vode koja se oko njih nalazi. Obzirom da težina vode nije više dominantna sila, Koriolisov efekat igra daleko veću ulogu nego na kopnu jer „gura“ tok struje na jednu stranu i stvara visinsku razliku.

Tako izmenjen tok dovodi do drugačijeg oblika podvodnih reka i različitog taloženja njihovog sedimenta. Zbog činjenice da je Koriolisova sila veća u blizini polova, udružene sile proizvode podvodnu reku mnogo „ravnijeg“ toka nego što je to slučaj kod ekvatora. Štaviše, kanali koji imaju cik-cak putanju ponašaju se drugačije od reka na kopnu. Kada voda u reci teče oko krivine, sile se udružuju tako da voda u blizini korita teče sa spoljašnje strane krivine ka unutrašnjoj jer se kreće nizvodno. Blizu površine vode, javlja se kretanje toka iz unutrašnjosti krivine ka njenom spoljašnjem delu. Kod podvodnih reka, međutim, ravnoteža sila je drugačija. Pikol se seća da je video kako se podvodni kanali ponašaju sasvim suprotno i dodaje kako je to neverovatan prizor. U ovoj priči postoji još čudnovatosti. Reke sa kopna nikada ne ostaju na istom mestu jer njihove obale neprekidno erodiraju te se one stalno „sele“. Kod podvodnih kanala toga nema. Kada u nekom trenutku dostignu izvesni stepen „meškoljenja”, nastavljaju svoju „ravnu“ putanju.

Nafta i klima kao razlozi

Proučavanje abisalnih kanala nije puki istraživački poduhvat. Postoje i veliki ekonomski podsticaji za bavljenje ovom temom. Kada naftne kompanije tragaju za bušotinama van obale, njihov cilj su kanali 2-4 km ispod dna mora. Dok su ti kanali bili aktivni, mutne struje gomilale su pesak i blato. Mnoge od tih peščanih površina sada su rezervoari koji čuvaju naftu i gas zarobljene u porama između zrna. Nafta i gas nastaju od duboko zakopanih naslaga blata i peska, gde se nalaze ostaci nekadašnjih životinja i biljaka.

Napredak u preciziranju seizmičkih podataka pomaže bolje razumevanju prirode sedimenata. Moderna tehnologija omogućava naftnim kompanijama da prate raspodelu peska i blata. Zatim, tu je i globalni ciklus ugljenika. Neprekidni tok organske materije s kopna u dubine okeana možda igra ključnu ulogu. Iako organizmi na dnu okeana konzumiraju određenu količinu ugljenika, njegov deo se zakopava duboko u sedimentne depoe i nikada više ne odlazi u atmosferu. Naučnici nastoje da otkriju koliko se ugljenika raspodeljuje na koju oblast, a bolji uvid u abisalne kanale pružiće preciznije informacije o klimatskom uticaju.

I.Jakšić

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja