Геологи из университета Юты исследуют поросшие тростником холмы, которые выявляют места, где древние грунтовые воды достигали дневного света.
На поверхность выходят пресноводные оазисы, скрытые под Большим Соленым озером, что указывает на обширную подземную систему, которая может изменить представление об упадке озера. Автор: Shutterstock
Поскольку уровень Грейт-Солт-Лейк продолжает снижаться, обнаружилось еще одно странное явление, открывающее ученым штата Юта больше возможностей для раскрытия тайн огромного соленого озера.
В последние годы на пересыхающем пляже Плайя у юго-восточного берега озера появились курганы, покрытые фрагмитами. После нескольких лет ломания головы ученые-геологи из Университета Юты, развернув сеть пьезометров и аэрофотосъемок, теперь выясняют, что происходит под дном озера, из-за чего образуются эти заросшие тростником оазисы.
Билл Джонсон, профессор кафедры геологии и геофизики, подозревает, что круглые насыпи образовались в местах, где подземная водопроводная система подает пресные грунтовые воды под давлением в озеро и окружающие его водно-болотные угодья.
«Вода в озере провела значительное время под землей на пути к озеру. Но где это произошло, мы не знаем», — сказал Джонсон во время недавнего посещения одного из курганов, исследовательского объекта, известного как Круглое пятно 9. «Произошло ли это где-то на возвышенностях, где вода некоторое время находилась в земле и выходила в ручье, прежде чем попасть в озеро? Или он передавался непосредственно в озеро?»
В этот день Джонсон и аспирант Эбенезер Адомако-Менса проверяли пьезометры, которые они установили там в прошлом году для измерения давления подземных вод на различных глубинах и в разных местах по всему острову.
Составление карты дна озера
В феврале 2025 года Джонсон нанял канадскую фирму Expert Geophysics для проведения аэромагнитных исследований над заливом Фармингтон с помощью круглого устройства, подвешенного под вертолетом. Пилот пролетел над заливом, собирая данные, которые помогут обнаружить залежи пресной воды, скрывающиеся под дном озера.
Оборудование генерирует ток в контуре, который передает частоту вглубь дна озера. Приемник, подвешенный в шаре в центре обруча, регистрирует отраженные электромагнитные сигналы.
«Это даст вам, по сути, спектр магнитных полей, и мы будем использовать эти данные для создания 3D-изображения того, что находится под Землей», — сказал Джефф Сандерсон, руководитель группы экспертов-геофизиков.
По мере сохранения низкого уровня воды в озере его дно будет все чаще служить источником переносимой ветром пыли, оказывающей воздействие на населенные пункты штата Юта. Продолжающиеся исследования ученых-атмосферников из университета Юты показывают, что нарушенная корка на дне озера, удерживающая отложения на месте, может восстанавливаться при погружении под воду.
Одна из целей исследований Джонсона состоит в том, чтобы определить, можно ли использовать грунтовые воды для восстановления разрушенной коры на дне озера, тем самым уменьшая загрязнение пылью.
«Похоже, что это водный ресурс, который может пригодиться в будущем, но мы должны понимать это и не злоупотреблять им в ущерб водно-болотным угодьям», — сказал Джонсон, который работал в команде Great Salt Lake Strike Team, партнерстве университета и государственного агентства, изучающего способы борьбы с обратить вспять упадок озера.
Вооружившись новыми данными, Джонсон заручился предварительным финансированием от Департамента природных ресурсов штата Юта для проведения исследований с целью характеристики этого подземного водного ресурса. Исследовательская группа, в которую входят другие старшие преподаватели геологического факультета, в том числе Кип Соломон, Майк Торн и Майкл Жданов, стремится определить ширину и глубину залегания пресной воды под озером.
Например, лаборатория Соломона использует изотопный анализ для определения возраста подземных вод и высоты их залегания, а также того, где в горах они берут начало. Торн строит профили удельного сопротивления грунтовых вод. А Жданов и Майкл Йоргенсен обрабатывают электромагнитные данные, собранные в ходе аэрогеофизических исследований с воздуха, чтобы построить трехмерное изображение недр под озером.
«Мы надеемся наметить границу между пресной и соленой водой и найти местоположение пресноводных источников, которые сбрасывают грунтовые воды в озеро», — сказал Соломон, который недавно должен представить предварительные результаты на конференции Геохимического общества Гольдшмидта 2025 года в Чешской Республике.
Для Джонсона тайна подземных вод началась несколько лет назад, когда он путешествовал по Северному рукаву Грейт-Солт-Лейк на воздушной лодке и заметил нечто странное. Вода и газ поднимались на поверхности по кругу, который был примерно в два раза больше диаметра аэробота, что позволяет предположить, что грунтовые воды под давлением устремлялись в озеро в этом месте.
Джонсон бросил 30-футовый глубиномер в водоворот, но он не достиг дна мелководного озера.
«Мне всегда было интересно, что это за чертовщина, потому что казалось, что грунтовые воды поступают в систему с огромной скоростью», — сказал он. Позже он и другие заметили, что на снимках Google Планета Земля, сделанных на пляже Фармингтон-Бей, появились насыпи.
Откуда берутся подземные воды?
Ранее считалось, что на прямой сброс подземных вод приходится всего 3% водного баланса озера, но недавно собранные данные с использованием методов химического баланса масс указывают на то, что этот показатель может достигать 12%, и появляются новые данные.
Для начала, команда Джонсона обнаружила пресную воду на глубине в нескольких местах далеко от берега.
«Мы этого не ожидали. Мы ожидали, что пресная вода будет поступать в систему на периферии, дальше от озера, — сказал он, — и все же она находится под дамбой в Фармингтон-Бей».
Команда Джонсона обнаружила пресную воду почти везде, где они искали, в плотных отложениях на глубине 30 футов под поверхностью. Новые геофизические данные показывают, что эти отложения залегают на глубине до 10 000 футов.
«Мы не знаем, есть ли пресная вода на такой глубине, но она, безусловно, будет пресной на большом протяжении, а может быть, и на всем протяжении», — сказал Джонсон. «Меньше всего я хотел бы, чтобы это рекламировалось как водный ресурс, но это совершенно очевидно, и он находится под давлением. И, на мой взгляд, это могло бы помочь уменьшить образование пыли на открытых участках пляжа».
В центре внимания Джонсона оказался один из, по меньшей мере, 18 курганов, обнаруженных у юго-восточного берега озера, большинство из которых были покрыты зарослями фрагмитов — инвазивного тростника, засоряющего берег озера.
Обширная подземная водопроводная система
На круглой площадке 9 в заливе Фармингтон команда Джонсона установила три комплекта из четырех пьезометров на разных расстояниях от края острова диаметром 250 футов. Четыре прибора расположены на разной глубине — 7, 11, 30 и 60 футов — и соединены с поверхностью с помощью белых труб из ПВХ.
В этом году Джонсон в сопровождении аспирантов, таких как Адомако-Менса, регулярно посещал это место на горном велосипеде или воздушном судне, чтобы восстановить данные, которые уже рассказывают интересную историю.
Поверхностная вода является самой чистой, если измерять ее в центре насыпи, и становится все более соленой по мере приближения к краю, в то время как глубокая вода пресная во всех местах. Другими словами, грунтовые воды выходят на поверхность не на периферии острова, а в основном в центре. Почему?
— Они показывают, что чем глубже вы погружаетесь, тем больше давление на пресную воду в центре; тем больше у нее гидравлический напор. Она действительно хочет всплыть», — сказал Джонсон. «И это верно также для периметра, но там на глубине она пресноводная. Она не всплывает, потому что перекрыта».
Джонсон считает, что сотни таких оазисов, питаемых подземными водами, разбросаны по открытой местности Грейт-Солт-Лейк, что указывает на наличие обширного подземного резервуара, соединенного с поверхностью водопроводной системой, которая только сейчас начинает тщательно изучаться, отчасти из-за упадка озера.
С помощью своих коллег геолог надеется выяснить, откуда взялась вода, когда она выпала в виде снега и, что самое важное, сколько ее там осталось.
«Меньше всего мы хотели бы, чтобы это было охарактеризовано как водный ресурс, который мы должны использовать», — сказал он. — Все гораздо более хрупко, и нам нужно лучше это понять».