Подводная река Чёрного моря: солёный поток из Босфора и что о нём известно

Жёлтая торпеда длиной около семи метров шла над дном Чёрного моря в нескольких метрах от грунта. Это беспилотный аппарат Autosub3 из британского Национального океанографического центра, а под ним лежало то, что в августе 2010 года Лидский университет объявил подводной рекой. Русло у неё глубиной до 35 метров и шириной около километра, а вода в нём идёт со скоростью до метра в секунду. Так что на дне Чёрного моря такая река есть. Лежит она у выхода из Босфора, примерно в девятистах километрах от Сочи по прямой, и течёт в ней солёная вода.

Маяк и мол Румели-Фенери у выхода Босфора в Чёрное море (фото: Sinan Şahin, Wikimedia Commons, CC BY 3.0)

Тяжёлая вода под лёгкой

Пролив тянется километров на тридцать, в самом узком месте он меньше километра шириной, а глубина по фарватеру скачет от 13 до 110 метров. У дна по нему идёт в Чёрное море мраморноморская вода, пришедшая из Средиземного моря через Дарданеллы, солёностью порядка 38 промилле, а над ней в обратную сторону уходит чёрноморская, около 18 (о том, откуда в Чёрном море соль и почему её вдвое меньше, чем в океане, написано отдельно). На шельф нижний поток выходит уже с солёностью около 35 и оказывается под лёгкой водой. Разница в плотности около 0,01 грамма на кубический сантиметр, примерно один процент. Немного, но тяжёлая вода не растворяется в лёгкой сразу, а сползает по склону дна и пробивает себе русло.

Северная часть Босфора с холма у замка Йорос; в проливе идёт судно (фото: Joseolgon, Wikimedia Commons, CC BY 4.0)

Узор из русел на шельфе

У самого пролива поток идёт одним руслом глубиной 20–30 метров, которое круто поворачивает влево. Дальше оно ветвится: на глубинах больше 70 метров лежит сеть каналов, к краю шельфа развилок становится всё больше, а молодые протоки мелкие, 5–10 метров. Авторы работы 2013 года снимали дно многолучевым эхолотом, просвечивали водную толщу, мерили солёность и температуру по глубине и брали колонки ила; сеть они называют крупнейшей в мире. На дне русел лежат песок и гравий, на илистых отмелях между рукавами тянутся длинные волны из ила.

Деревня Гарипче на европейском берегу, у северного конца Босфора (фото: Maurice Flesier, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

По краям русел наросли валы из ила, как береговые валы у обычной реки. Радиоуглеродные даты показали, что валам меньше 7,5–8 тысяч лет. Для геологии это вчера, и примерно тогда в бывшее чёрноморское озеро пришла вода Средиземного моря. Хлынула она рывком или перетекала годами, учёные спорят до сих пор: одни видят в этом прорыв, другие медленный перелив.

Река или не река

Рекой поток назвал Лидс, и газеты слово подхватили. В заголовках научных работ стоят другие слова: «солёный придонный поток», «канал плотностного течения». Течения такого рода известны в океане давно: по склонам дна бегут муть и ил и вычерчивают каналы. Здесь двигатель другой, соль вместо взвеси, но контраст плотности, как заметили авторы работы 2009 года, близок к слабым мутьевым потокам глубокого океана.

Мутьевые потоки известны и у Сочи. Напротив Имеретинского мыса дно уходит в подводные каньоны, и по их склонам ил и галька срываются вниз мутным потоком, у которого вместо соли тяжесть даёт взвесь.

Яхты на закате в Имеретинской бухте у Сочи (фото: Voltmetro, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Что показали приборы

Сверху вода как вода, и русло без приборов не увидеть. Доплеровский профилограф, который протянули поперёк изгиба глубиной 20–30 метров, записал скорость до метра в секунду. Робот Autosub3 прошёл внутри русла; в сообщении университета это названо первым наблюдением такого потока изнутри. С Лидсом работали учёные из Саутгемптона, Мемориального университета Ньюфаундленда и турецкого Института морских наук. В декабре 2010 года вышла статья в журнале Geology: впервые течение измерили в трёх измерениях прямо в природном подводном русле.

Главная находка касалась изгиба. В излучине обычной реки вода у дна сносится к внутреннему берегу и намывает там отмель. В подводном русле закрутка оказалась обратной: придонное течение жмётся к внешнему берегу. Для геологов это важно, потому что направление закрутки влияет на то, как в повороте сортируется осадок и как потом слоятся отложения.

Куда она девается

Обычная река к устью набирает воду, а эта теряет. По расчёту Ричарда Хискотта и его коллег (Sedimentology, 2013), больше 85 процентов начального расхода выплёскивается через берега русел раньше, чем поток дойдёт до края шельфа. На средней части шельфа берега почти не держат воду, и она уходит через боковые протоки. Солёность потока по пути падает с 35 до 31 промилле: он размешивается с окружающей водой.

Над грядами поперёк русла поток ведёт себя как вода на речном пороге: за гребнем ломаются волны, а в толще возникают внутренние гидравлические скачки. Песчаные гряды там набиты раковинами двустворчатых моллюсков, и авторы объясняют это скачками скорости и турбулентностью. Ил с разливов подхватывает Основное черноморское течение и растаскивает вдоль шельфа.

Чёрное море со спутника в конце июня 2023 года: светло-голубые разводы цветущего планктона закручены вихрями (фото: MODIS Land Rapid Response Team, NASA GSFC, Wikimedia Commons, Public domain)

Робот понадобился учёным, а дома хватит стакана: налейте в него пресной воды, а по стенке под неё влейте подкрашенный раствор соли, и он ляжет на дно слоем.

Иллюстрация: стакан с пресной водой и слоем подкрашенного раствора соли на дне