Las corrientes de turbidez se han descrito históricamente como corrientes de rápido movimiento que barren los cañones submarinos, transportan arena y lodo a las profundidades del mar. Pero un nuevo documento en Nature Communications muestra que, en lugar de consistir simplemente en agua de mar cargada de sedimentos que fluye sobre elLas corrientes de turbidez del fondo marino también implican movimientos a gran escala del fondo marino mismo. Este descubrimiento dramático, el resultado de un estudio multiinstitucional de 18 meses de duración del Monterey Canyon, podría ayudar a los ingenieros oceánicos a evitar daños a tuberías, cables de comunicaciones yotras estructuras del fondo marino.
Los geólogos han sabido sobre las corrientes de turbidez desde al menos 1929, cuando un gran terremoto provocó una corriente violenta que viajó varios cientos de kilómetros y dañó 12 cables de comunicaciones transatlánticos. Las corrientes de turbidez siguen siendo una amenaza hoy en día, ya que las personas colocan cada vez más cables, tuberías y otras estructuras en el fondo marino. Las corrientes de turbidez también son importantes para los geólogos petroleros porque dejan atrás capas de sedimentos que comprenden algunas de las mayores reservas de petróleo del mundo.
A pesar de casi un siglo de investigación, los geólogos han luchado por encontrar un modelo conceptual que describa en detalle cómo se forman y evolucionan las corrientes de turbidez. El Experimento Coordinado del Cañón fue diseñado, en parte, para resolver este debate. Durante este período de 18 mesesestudio de larga duración, investigadores del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey MBARI, el Servicio Geológico de EE. UU., la Universidad de Hull, el Centro Nacional de Oceanografía, la Universidad de Southampton, la Universidad de Durham y la Universidad Ocean de China combinaron su experienciay equipos para monitorear un tramo de 50 kilómetros de largo 31 millas del Monterey Canyon con detalles sin precedentes.
Durante el experimento, los investigadores colocaron más de 50 instrumentos diferentes en siete ubicaciones diferentes en el cañón e hicieron mediciones detalladas durante 15 flujos de turbidez diferentes. Casi todos los flujos comenzaron cerca de la cabeza del cañón en agua a menos de aproximadamente 300 metros 1,000pies de profundidad. Una vez iniciados, los flujos viajaron al menos varios kilómetros por el cañón. Los tres flujos más grandes viajaron más de 50 kilómetros, pasando por la estación de monitoreo más profunda en el cañón a una profundidad de 1,850 metros 6,000 pies.
Este extenso programa de investigación mostró que las corrientes de turbidez en el Cañón de Monterey involucran tanto movimientos de sedimento saturado de agua como de agua cargada de sedimento. Como se describió en el reciente Comunicaciones de la naturaleza papel, la parte más importante del proceso es una capa densa de sedimento saturado de agua que se mueve rápidamente sobre el fondo y removiliza los pocos metros superiores del fondo marino preexistente.
Esto es muy diferente de los modelos conceptuales anteriores de las corrientes de turbidez, que se centraron en los flujos de agua turbia y cargada de sedimentos que viajan por encima del fondo marino. Los autores del artículo reciente observaron columnas de agua cargada de sedimentos durante los eventos de turbidez, perosugieren que estas son características secundarias que se forman cuando el pulso de sedimento saturado se mezcla con el agua de mar suprayacente.
"Todo este experimento fue un intento de aprender lo que estaba sucediendo en el fondo del cañón", dijo Charlie Paull, geólogo marino de MBARI y primer autor del artículo reciente. "Durante años hemos visto cómo se movían instrumentos en el fondoformas inesperadas, y sospechamos que el fondo marino podría estar moviéndose. Ahora tenemos datos reales que muestran cuándo, dónde y cómo sucede esto ". Entre los instrumentos utilizados en el experimento se encontraban medidores de corriente montados en siete amarres distribuidos a lo largo del fondo del cañón.Analizando los datos de estos instrumentos y midiendo el tiempo que les tomó a los flujos viajar entre los amarres, los investigadores se sorprendieron al descubrir que los flujos parecían viajar por el cañón a velocidades mayores que las corrientes de agua medidas reales.
Aunque la inclinación y otros movimientos de los medidores de corriente podrían explicar algunas de estas observaciones, los científicos finalmente concluyeron que sus instrumentos no estaban simplemente siendo movidos por las corrientes de agua turbia que fluyen sobre el fondo marino.
Los investigadores también colocaron sensores del tamaño de una pelota de playa llamados detectores de eventos bentónicos BED en el fondo marino. Los BED fueron diseñados para ser transportados por flujos de turbidez mientras transportaban instrumentos que registraban su profundidad, movimiento horizontal y vertical y rotación. OtrosLos sensores de movimiento se montaron en grandes marcos de acero con un peso de hasta 800 kilogramos 1.760 libras. Estos fueron diseñados para permanecer estacionarios mientras los flujos pasaban a su alrededor.
Sin embargo, tanto los BED como los marcos pesados se transportaron lejos por el cañón durante eventos de turbidez fuerte. De hecho, los marcos de instrumentos pesados y de forma incómoda a menudo viajaban tan rápido como los BED aerodinámicos relativamente livianos.
Los investigadores también notaron grandes olas de arena, de hasta dos metros 6.5 pies de altura, en el suelo del cañón. Los estudios repetidos del fondo mostraron que estas ondas de arena cambiaron dramáticamente durante los eventos de turbidez, remodelando los dos o tres metros superiores delfondo marino. Pero los investigadores aún no estaban seguros exactamente cómo ocurrió este remodelado.
Los datos de los BED proporcionaron una pista importante. Durante muchos eventos, los BED no solo se movieron por el cañón hacia aguas más profundas, sino que viajaron tan rápido o más rápido que el agua suprayacente. También se movieron hacia arriba y hacia abajo dentro del flujo tantocomo tres metros a intervalos regulares
Los investigadores concluyeron que, en lugar de ser "arrastrados" a lo largo del fondo por una fuerte corriente, sus instrumentos estaban siendo "transportados en balsa" por una densa capa de sedimento saturado de agua que abrazó el fondo. Ellos plantearon la hipótesis de queLos movimientos descendentes de los BED se produjeron a medida que los instrumentos viajaban sobre olas de arena individuales. Como señaló Paull, "los BED proporcionaron un núcleo esencial de datos nuevos que nos permitieron comprender el movimiento del fondo marino por primera vez".
"Los libros de texto y los esfuerzos de modelado se han centrado tradicionalmente en flujos diluidos de agua cargada de sedimentos sobre el fondo", agregó Paull. "Pero ahora sabemos que los flujos diluidos son solo parte de la ecuación. Resulta que son el final de la coladel proceso, que realmente comienza en el fondo marino "
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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