Ny forskning förklarar varför saltkristaller hopar sig på de djupaste delarna av Döda havets botten, ett fynd som kan hjälpa forskare att förstå hur stora saltavlagringar bildades i jordens geologiska förflutna.

Döda havet, en saltsjö som gränsar till Jordan, Israel och Västbanken, är nästan 10 gånger så salt som havet. Människor har besökt Döda havet i tusentals år för att uppleva dess påstådda läkande egenskaper och för att flyta i dess extremt täta, flytande vatten, och omnämnandet av havet går tillbaka till biblisk tid.

Mycket av det sötvatten som matar Döda havet har avledts under de senaste decennierna, sänka havets vattennivåer och göra det saltare än tidigare. Forskare märkte först 1979, efter att denna process hade startat, att saltkristaller föll ut ur det översta lagret av vatten, "snöar" ner och hopar sig på sjöbotten. Saltskiktet på sjöbotten har vuxit sig cirka 10 centimeter (4 tum) tjockare varje år.

Processen som driver denna saltkristallsnö och ansamling av saltlager på sjöbottnen har förbryllat forskare eftersom det inte är meningsfullt enligt fysikens lagar. Nu, en ny studie i AGU:s journal Vattenresursforskning föreslår att små störningar i sjön, orsakad av vågor eller annan rörelse, skapa "saltfingrar" som långsamt leder salt ner till sjöbottnen. Se en video om denna forskning här.

"Inledningsvis bildar du dessa små fingrar som är för små för att observera... men snabbt interagerar de med varandra när de rör sig ner, och bildar större och större strukturer, sade Raphael Ouillon, en maskiningenjör vid University of California Santa Barbara och huvudförfattare till den nya studien.

"De första fingrarna kanske bara är några millimeter eller ett par centimeter tjocka, men de finns överallt över hela sjöns yta, sade Eckart Meiburg, också maskiningenjör vid UC Santa Barbara och medförfattare till den nya studien. "Tillsammans genererar dessa små fingrar en enorm mängd saltflöde."

Det nya fyndet hjälper forskare att bättre förstå Döda havets fysik men hjälper också till att förklara bildandet av massiva saltavlagringar som finns i jordskorpan.

Döda havet är den enda hypersalthaltiga vattenkroppen på jorden idag där denna saltfingerprocess pågår, så det representerar ett unikt laboratorium för forskare att studera mekanismerna genom vilka dessa tjocka saltavlagringar har bildats, enligt författarna.

"Sammantaget gör detta Döda havet till ett unikt system, sa Nadav Lensky, en geolog med Geological Survey of Israel och medförfattare till den nya studien. "I grund och botten, vi har här ett nytt fynd som vi tror är mycket relevant för förståelsen av arrangemanget av dessa bassänger som var så vanliga i jordens historia."

Ett salt mysterium

Eftersom Döda havet har blivit saltare under de senaste decennierna, mycket av det saltet har koncentrerats nära dess yta. Under sommaren, extra värme från solen värmer Döda havets yta och delar upp det i två distinkta lager:Ett varmt topplager som sitter ovanpå ett kallare lägre lager. När vatten avdunstar från det översta lagret i sommarvärmen, det blir saltare än det kallare lagret under.

Forskare insåg att saltsnön de observerade hade sitt ursprung i detta översta salta lager, men detta varma vatten blandas inte med det kallare vattnet nedanför eftersom det är så mycket varmare och mindre tätt. Så de var förbryllade över hur salt från ytan kom in i det svalare lagret och rasade till sjöns botten.

Lensky och hans kollegor föreslog en förklaring 2016, och den nya forskningen testar denna teori för första gången.

De föreslår att när det översta lagret av sjön störs av vågor eller annan rörelse, små paket med varmt vatten kommer in i den kallare vattenpoolen nedanför. Värme diffunderar snabbare än salt, så detta varmvattenpaket svalnar snabbt. Men när den svalnar innehåller den mindre salt, så saltet faller ut och bildar kristaller som sjunker till botten. Se en animation av saltfingrarna här.

I den nya studien, forskare skapade en datorsimulering av hur vatten och salt skulle flöda i Döda havet om saltfingrarnas teori var korrekt. De fann att saltfingreteorin korrekt förutspådde det nedåtgående flödet av saltsnö och ansamling av saltlager i mitten av sjöns botten. Eftersom nivån på sjön sjunker, på grund av pumpning av sötvatten från den närliggande Jordanfloden, saltlagren är koncentrerade i den centrala delen av sjön, enligt författarna.

Förstå saltavlagringar på annat håll

Det nya fyndet hjälper också till att förklara bildandet av massiva saltavlagringar som finns i jordskorpan.

"Vi vet att många platser runt om i världen har tjocka saltavlagringar i jordskorpan, och dessa avlagringar kan vara upp till en kilometer tjocka, "Men vi är osäkra på hur dessa saltavlagringar genererades genom geologisk historia."

Ett anmärkningsvärt exempel är det tjocka saltlagret under Medelhavet. Forskare vet att för ungefär sex miljoner år sedan, Gibraltarsundet stängdes av, på grund av rörelserna av jordens tektoniska plattor. Detta avbröt tillförseln av vatten från Atlanten till Medelhavet, skapa ett gigantiskt grunt innanhav.

Efter flera hundra tusen år, Medelhavets vattennivåer sjönk så mycket att havet delvis eller nästan torkade ut, lämnar efter sig tjocka avlagringar av salt. Det nya fyndet tyder på att dessa avlagringar bildades under denna tid på ett liknande sätt som det som händer just nu i Döda havet. När Gibraltarsundet öppnade sig igen, vatten översvämmade bassängen och saltavlagringarna begravdes under nya lager av sediment, där de finns kvar idag.