Когато Средиземно море се изпразни

Преди повече от 5 милиона години Средиземно море пресъхва, оставяйки обширна солена пустиня.

Един поглед назад към последната голяма хидроложка криза в Средиземноморския басейн представя в статия френският Национален център за научни изследвания (CNRS).

Това драматично събитие в историята на Средиземноморския регион сега е известно като "Месинската криза на солеността" (Messinian Salinity Crisis). За първи път за това събитие се разбира през 70-те години на миналия век след откриването на огромни солни и гипсови находища с дебелина до 3 километра. Този епизод, датиран отпреди 5,97 до 5,33 милиона години по време на етажа Месиний от епохата на миоцена, свидетелства за тежка хидрологична криза, която в своя пик е причинила пресъхване на големи части от този басейн.

Как се е развил този катаклизъм? Какво е могло да го е предизвикало? И какви са били последствията му, особено върху екосистемата?

Тези въпроси са предмет на ново проучване, ръководено от изследователи от CNRS и Института по физика на света в Париж (IPGP), публикувано в списанието Nature Communication.

Причината е в тектониката, но не само в нея

Моделите на движението на литосферните плочи в Средиземноморския басейн разкриват, че преди около 6 милиона години, натискът на Африканската плоча срещу Евразийската е довел до временното затваряне на Гибралтарския проток. В съчетание с глобалното понижаване на океанските нива, това затваряне е изолирало Средиземно море от водите на Атлантическия океан. След това морските нива са започнали да спадат поради изпарение, ситуация, която не е могла да бъде компенсирана от приноса на реки и потоци, вливащи се в басейна. Изкопаването на дълбоки каньони, като този на дефилето Ардеш, както и следи от ерозия в крайбрежните райони, също са свидетелства за тази безпрецедентна хидрологична криза в геоложката история на региона.

Солната мина Реалмонте в Сицилия (Италия) добива сол, отложена в Средиземноморския басейн по време на Месинската криза на солеността (преди 5,97 – 5,33 милиона години). Кредит:  ITALKALI

Често се приема, че нивото на Средиземно море може да е спаднало с повече от 1 километър. Точният обхват на спада на морското равнище обаче остава труден за количествено определяне. Проблемът е, че хидрохимичните модели, обясняващи наблюдаваните огромни солни находища (които представляват близо 1 милион кубически километра), позволяват два сценария: валежи след частично или пълно изсушаване или валежи от солена вода в басейн с водно ниво, приближаващо се до това на световния океан.

Следователно, познаването на точния мащаб на това спадане на морското равнище остава от съществено значение за обяснението на въздействието, което тази криза е оказала на регионално ниво.

Двуетапна еволюция, подробно описана чрез изотопен анализ на хлора

И така, наистина ли Средиземно море е пресъхнало преди 5,6 милиона години?

За Джовани Алоизи (Giovanni Aloisi), геолог в IPGP и водещ автор на статията, отговорът е по-сложен от просто "да" или "не":

"Резултатите от нашето проучване показват, че Месинската криза на солеността е била разделена на две фази. По време на първата, която е продължила около 35 000 години, Средиземно море всъщност не е било напълно отделено от Атлантическия океан. Възможно е да е имало ограничен обмен между двата басейна, което е спомогнало за поддържането на високо морско равнище. Потокът от Средиземно море към Атлантическия океан обаче не е бил достатъчен, за да поддържа химичен баланс между морската вода и разтворената сол. Следователно солта в морето е започнала да се концентрира, което е позволило утаяване, отлагане и бавно натрупване на халит (каменна сол) на дъното на басейна, особено в източната му част."

Представяне на двете фази на Месинската криза на солеността. По време на първата солта се е натрупала в средиземноморски басейн, изпълнен с концентриран солен разтвор; по време на втората се е натрупала в Средиземно море, напълно изолирано от Атлантическия океан. Кредит: Aloisi et al. 2024/ Nature Communications

Между 5,97 и 5,6 милиона години водата в Средиземно море бавно се е превърнала в концентриран солен разтвор, преди ситуацията да се влоши. Преди около 5,6 милиона години постепенното понижаване на нивото на водата в Средиземно море най-накрая е довело до пълната му изолация. Под въздействието на изпарението, морското равнище е спаднало много бързо.

"Това е началото на втората фаза", обяснява изследователят. "Само за 10 000 години Средиземно море ще загуби 70% от водния си обем! На някои места, особено в басейните, разположени източно от Сицилия, спадът на морското равнище ще достигне дори от 1,7 до 2,1 километра. Тази ситуация ще доведе до утаяване и бързо отлагане на голяма маса халит. Вероятно обширни площи от бреговете, но и от морското дъно, ще бъдат напълно изсушени."

Художествено изображение, показващо внезапното повторно наводняване на Средиземно море преди повече от 5 милиона години.

За да изградят този сценарий, Джовани Алоизи и колегите му анализират съотношението на количеството на два стабилни изотопа на хлор, ³⁷Cl и ³⁵Cl, от проби от халит от сондажи, пробити в Средиземно море.

Тези два изотопа, присъстващи във водата, всъщност се мобилизират по време на кристализацията на солта с изключение на един детайл. По-тежкият ³⁷Cl е склонен да навлезе преференциално в кристализираната фаза, изпреварвайки водата, обогатена с ³⁵Cl. Разработването на математически модел прави възможно интерпретирането на тези данни, елиминирайки т.нар."ефект на резервоара" по отношение на скоростта на валежите и дълбочината на водата.

"В основата на нашия подход е "ефектът на резервоара" на хлоридни изотопи, който е резултат от преференциалното включване на тежкия изотоп ³⁷Cl (за разлика от по-лекия изотоп ³⁵Cl) в утаяващия се халит. Степента на ефекта на резервоара на изотопи зависи от баланса между скоростта на утаяване на халита, която има тенденция да намалява съотношението ³⁷Cl / ³⁵Cl на разтворения хлорид, и скоростта на добавяне на разтворен хлорид от Атлантическия океан, която има тенденция да тласка средиземноморското съотрношение на ³⁷Cl / ³⁵Cl към по-високи стойности в глобалния океан. Колкото по-бързо е утаяването, толкова по-силно е изчерпването на ³⁷Cl от утаяващия се халит. Изпарителното намаляване на наситения с халит воден стълб води до много високи нива на утаяване на халит и до най-екстремно изчерпване на разтворения хлор, а оттам и на халита", пишат изследователите в статията си

"Нашите данни ясно показват рязък преход преди около 5,6 милиона години, с бързо спадане на морското равнище и масивно отлагане на евапорити*", потвърждава геологът. "Те също така подкрепят хипотезата за внезапно наводняване на басейна преди 5,33 милиона години, което предишни изследвания обясняват с внезапното разкъсване на Гибралтарския праг. Водите на Атлантическия океан тогава биха се влели в пресъхналия басейн. Потоп, който също е бил катастрофален и само за няколко години би напълнил отново Средиземно море."

Сценарий, който би позволил на зайците да колонизират Балеарските острови

Тези резултати също подкрепят хипотезата, изказана от предишни изследвания [2], че това понижение на морското равнище, причинявайки бърза декомпресия на земната мантия, би могло да стимулира вулканични изригвания в басейна. Пик на вулканизма наистина е датиран към същия този период. По подобен начин, изсушаването на определени райони е отворило сухоземни проходи, което би могло да обясни появата на нова фауна на някои средиземноморски острови, като Балеарските острови.

Пресушаването на определени райони е отворило сухоземни проходи, което обяснява появата на нова фауна на някои средиземноморски острови.

"В същото време зайци и други гризачи внезапно се появяват на тези острови, което предполага, че тези видове са успели да се възползват от тази фаза на ниско морско равнище, за да колонизират нови среди", обяснява Джовани Алоизи. "Що се отнася до въздействието върху климата, изглежда, че загубата на тази огромна водна маса е повлияла поне леко на глобалната атмосферна циркулация и режима на валежите над Алпите."

Геологът също така посочва, че макар климатът да е бил малко по-топъл през миоцена, отколкото е днес, не толкова температурата, колкото хидрологичният режим на басейна е допринесъл основно за неговото пресушаване, по-специално фактът, че е бил откъснат от Атлантическия океан. Освен ако тектониката на плочите не доведе до ново затваряне на Гибралтарския проток, следователно няма нужда да се притесняваме, че подобен епизод ще се повтори, дори в сегашния контекст на глобално затопляне.

Справка:

1. Chlorine isotopes constrain a major drawdown of the Mediterranean Sea during the Messinian Salinity Crisis, G. Aloisi, J. Moneron, L. Guibourdenche et al., Nature Communications, 18 novembre 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-53781-6
2. Sternai, P., Caricchi, L., Garcia-Castellanos, D. et al. Magmatic pulse driven by sea-level changes associated with the Messinian salinity crisis. Nature Geosci 10, 783–787 (2017). https://doi.org/10.1038/ngeo3032

Източник: Quand la Méditerranée s’est vidée, Morgane Gillard, CNRS

Още по темата

23/01/2025

Земята

Мегапотоп е напълнил отново Средиземно море преди пет милиона години

28/02/2024

Земята

Странни сеизмични вълни водят до откриването на преобърната плоча в Средиземно море

19/02/2024

Земята

Атлантическият океан ще образува огнен пръстен скоро в геоложки мащаб

11/02/2022

Човекът

Хомо сапиенс може да е достигнал до Европа 10 000 години по-рано, отколкото се смяташе досега