Аннотация:
Обширная равнина Налларбор в Австралии выглядит почти плоской и безликой, но под ее поверхностью скрывается массивная сеть пещер. Недавнее исследование исследовательской группы Университета Кертина показало, что некоторые, казалось бы, обычные неглубокие траншеи на равнине на самом деле могут быть следами на поверхности, оставленными глубокой подземной системой пещер, которая постепенно обрушивалась вверх в течение длительного периода геологического времени.
Это открытие не только поможет найти подземные пещеры, которые раньше было трудно найти, но также может предоставить новый метод поиска подземных пещер на других планетах, таких как Марс, в будущем.
Равнина Налларбор простирается на юге Австралии, занимает площадь более 200 000 квадратных километров и является одним из крупнейших районов известняка в мире. Этот известняк образовался в мелководной морской среде десятки миллионов лет назад. Около 14 миллионов лет назад древний океан постепенно отступил, оставив после себя сегодня огромное известняковое плато.
На протяжении последних миллионов лет грунтовые воды продолжали разрушать известняк, постепенно образуя сложную сеть подземных пещер и полостей, некоторые из которых могут простираться на километры. Однако, поскольку большая часть этих подземных сооружений скрыта под поверхностью, ученым удавалось изучать их только тогда, когда пещеры прорывались на поверхность, образуя отверстия, воронки и т. д. Поэтому им до сих пор не хватает полного понимания масштаба и распределения всей подземной пещерной системы.
На этот раз исследовательская группа сосредоточила свое внимание на типе рельефа на равнине Налларбор, происхождение которого ранее было неизвестно. Эти структуры имеют форму узких неглубоких траншей, простирающихся примерно с севера на юг. Некоторые из них могут достигать 20 километров в длину, но имеют глубину всего несколько метров. На местности они настолько незаметны, что легко могут сойти за обычный рельеф местности, но четко проявляются в современных цифровых моделях местности.
На первый взгляд эти бороздки выглядят как неглубокие долины, прорезанные реками, но исследователи обнаружили, что они не соответствуют типичным особенностям форм рельефа, образовавшихся в результате речной эрозии. Они имеют тенденцию начинаться и заканчиваться резко, не связаны с реками или дренажными системами в окружающих высокогорьях равнины Налларбор и не имеют разветвленной структуры, которую обычно имеют реки.
После дальнейшего изучения отложений внутри траншеи исследователи также не обнаружили очевидных доказательств отложения проточной воды. Это означает, что эти формы рельефа не прорезаны многолетним поверхностным стоком, а могут возникнуть в результате геологических процессов, происходящих под землей.
Чтобы найти ответы, исследовательская группа провела систематическое исследование этих неглубоких траншей, используя сочетание дронов и аэрофотосъемки, спутниковые цифровые модели местности, исследования скважин, измерения пещер и различные методы геофизического обнаружения.
Геофизическое обнаружение позволяет наблюдать подземные сооружения без масштабных раскопок земли. Принцип аналогичен медицинской визуализации с использованием рентгеновских лучей для понимания внутренней части человеческого тела. Исследователи сравнили поверхностные геоморфологические данные с данными подземных скальных образований, скважин и известных систем пещер, в конечном итоге обнаружив четкие зоны разрушенной породы под этими неглубокими траншеями.
Что еще более важно, некоторые из траншей расположены прямо над известными пещерными системами и воронками. Это говорит о том, что неглубокие траншеи, видимые на поверхности, на самом деле являются всего лишь «выступами на поверхности», оставленными подземными пещерными системами.
Исследователи полагают, что после образования подземной пещеры скала наверху пещеры постепенно растрескивается и разрушается под действием силы тяжести. Поскольку этот процесс настолько медленный, возможно, занимающий миллионы лет, пещера не разрушается внезапно, а вместо этого расширяется к поверхности через ряд постепенно развивающихся зон разломов.
В конечном итоге подземные пещеры медленно «обрушиваются вверх» внутри скальной породы, оставляя на поверхности небольшие неглубокие траншеи. Поскольку поверхность остается относительно плоской, существование этих подземных пещер долгое время было трудно обнаружить невооруженным глазом.
Это открытие меняет представление людей о пещерных ландшафтах, говорят исследователи. В прошлом исследователи часто размышляли о подземных структурах, основываясь на формах, видимых на поверхности, но исследования равнины Налларбор показывают, что некоторые весьма ничем не примечательные особенности поверхности могут на самом деле соответствовать более глубоким и большим подземным полостям.
Поиск этих скрытых пещер имеет не только научное, но и практическое значение. Районы с большими подземными полостями могут столкнуться с проблемами геологической стабильности при строительстве зданий, дорог, туннелей и канализации. Знание расположения подземных полостей может помочь инженерам заранее выявить потенциальные риски.
Пещеры также очень важны для запасов подземных вод. Типичные карстовые формы рельефа занимают около 15% свободной ото льда площади суши в мире, а ресурсы подземных вод, связанные с этими геологическими структурами, обеспечивают источниками воды примерно 10–25% населения мира. Поэтому точное обнаружение подземных пещер и каналов грунтовых вод также имеет большое значение для защиты и управления водными ресурсами.
Кроме того, пещеры являются важными природными архивами для изучения окружающей среды прошлого. Поскольку внутренняя часть пещеры относительно закрыта и меньше подвержена поверхностному выветриванию и эрозии, отложения, минералы и другие материалы могут сохраняться в течение длительного времени, тем самым фиксируя прошлые изменения климата, окружающей среды и экосистемы.
Некоторые пещеры даже содержат уникальные сообщества живых существ. Среда, долгое время изолированная от поверхности, может способствовать самостоятельной эволюции организмов в течение длительного периода времени, образуя множество особых видов, приспособленных к темноте, недостатку пищи и экстремальным условиям среды. Эти подземные экосистемы остаются одними из наименее изученных биологических сред на Земле.
Однако, чтобы изучить эти экосистемы, сначала нужно знать, где находятся пещеры. Новое исследование равнины Налларбор дает новый ключ к поиску этих скрытых структур: ученым не обязательно сначала находить вход в пещеру, но они могут начать с очень слабых, даже игнорируемых прошлых изменений рельефа на поверхности, чтобы сделать вывод, есть ли пещеры под землей.
Исследователи полагают, что этот подход может иметь последствия далеко за пределами Австралии. Потому что пещеры существуют не только на Земле, но могут образовываться и на других небесных телах.
Особенно на Марсе ученые обнаружили большое количество предполагаемых подземных пещер, лавовых труб и структур, похожих на подземные полости, с помощью орбитальных аппаратов и других исследовательских миссий. Марс сейчас утратил активный круговорот воды, который есть на Земле, но прошлая активность воды и вулканическая активность, возможно, создали под землей сложные полости.
Подземные пещеры представляют интерес для астробиологов, поскольку обеспечивают относительно стабильную среду. Поверхность Марса уже давно подвергается воздействию сильной космической радиации, солнечной радиации и экстремальных изменений температуры, а подземные пещеры могут использовать верхние слои горных пород в качестве естественных барьеров. Поэтому теоретически они могут быть более пригодными, чем поверхность Марса, для сохранения органического вещества и даже обеспечения убежища для микробной жизни.
Это также означает, что если люди надеются в будущем искать признаки жизни на Марсе, подземные пещеры могут стать важным объектом обнаружения. Даже если в этих пещерах в конечном итоге не будет обнаружено жизни, они могут послужить потенциальными базами для будущих пилотируемых миссий на Марс, обеспечивая астронавтам естественную радиационную защиту и относительно стабильную окружающую среду.
Равнина Налларбор представляет собой очень ценную «симуляционную сцену» Земли. Поверхность здесь сухая и устойчивая, а подземные пещеры долгое время скрывались под относительно ровным ландшафтом. Это похоже на некоторые области Марса, где отсутствует современная циркуляция воды и где меньше изменений поверхности.
Поэтому исследователи полагают, что если глубокие пещеры можно будет точно обнаружить по слабым бороздкам на поверхности равнины Налларбор, аналогичные методы можно будет использовать для анализа поверхностных данных на других планетах в будущем. Для Марса орбитальные зонды смогли получить высокоточные цифровые модели местности. Если ученые смогут идентифицировать подобные поверхностные «отпечатки пальцев» на основе этих данных, возможно, появится возможность и дальше определять местонахождение подземных пещер.
В настоящее время неясно, сколько неоткрытых пещерных систем скрывает равнина Налларбор, не говоря уже о том, существуют ли подземные сооружения с похожими характеристиками поверхности на других планетах. Однако исследовательская группа считает, что это открытие показывает, что некоторые, казалось бы, простые, плоские и даже знакомые формы рельефа все же могут скрывать под землей огромный мир.
Соответствующее исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment. Исследователи отметили, что идея поиска подземных пещер с поверхности может не только помочь людям заново понять Землю, но также может предоставить новые геологические инструменты для будущего исследования других небесных тел, таких как Марс. В тех пещерах, которые не имеют очевидных входов, но могут иметь огромные подземные пространства, настоящий вход может находиться не на поверхности, а спрятан под неглубокими траншеями, которые почти незаметны.
Комментарии