Nieuw onderzoek verklaart waarom zoutkristallen zich opstapelen op de diepste delen van de Dode Zeebodem, een bevinding die wetenschappers zou kunnen helpen begrijpen hoe grote zoutafzettingen zich vormden in het geologische verleden van de aarde.

De dode Zee, een zoutmeer begrensd door Jordanië, Israël en de Westelijke Jordaanoever, is bijna 10 keer zo zout als de oceaan. Mensen hebben de Dode Zee al duizenden jaren bezocht om zijn vermeende helende eigenschappen te ervaren en om te drijven in zijn extreem dichte, drijvende wateren, en de vermelding van de zee gaat terug tot bijbelse tijden.

Veel van het zoete water dat de Dode Zee voedt, is de afgelopen decennia omgeleid, het verlagen van het waterpeil van de zee en het zouter maken dan voorheen. Wetenschappers merkten voor het eerst op in 1979, nadat dit proces was begonnen, dat zoutkristallen neersloegen uit de bovenste laag water, "sneeuwt" naar beneden en stapelt zich op op de bodem van het meer. De zoutlaag op de bodem van het meer wordt elk jaar ongeveer 10 centimeter dikker.

Het proces dat dit zoutkristal "sneeuw" en de opbouw van zoutlagen op de bodem van het meer aandrijft, heeft wetenschappers in verwarring gebracht omdat het volgens de wetten van de fysica niet logisch is. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie in het tijdschrift van AGU Onderzoek naar waterbronnen stelt voor dat kleine verstoringen in het meer, veroorzaakt door golven of andere bewegingen, maak "zoutvingers" die langzaam zout naar de bodem van het meer leiden. Bekijk hier een video over dit onderzoek.

"Aanvankelijk vorm je deze kleine vingers die te klein zijn om te observeren... maar ze communiceren snel met elkaar terwijl ze naar beneden gaan, en grotere en grotere structuren vormen, " zei Raphael Ouillon, een werktuigbouwkundig ingenieur aan de University of California Santa Barbara en hoofdauteur van de nieuwe studie.

"De eerste vingers zijn misschien maar een paar millimeter of een paar centimeter dik, maar ze zijn overal over het hele oppervlak van het meer, zei Eckart Meiburg, ook een werktuigbouwkundig ingenieur aan UC Santa Barbara en co-auteur van de nieuwe studie. "Samen genereren deze kleine vingers een enorme hoeveelheid zoutstroom."

De nieuwe bevinding helpt onderzoekers de fysica van de Dode Zee beter te begrijpen, maar helpt ook de vorming van enorme zoutafzettingen in de aardkorst te verklaren.

De Dode Zee is tegenwoordig het enige hypersaline waterlichaam op aarde waar dit zoutvingerproces plaatsvindt, dus het vertegenwoordigt een uniek laboratorium voor onderzoekers om de mechanismen te bestuderen waarmee deze dikke zoutafzettingen zijn gevormd, volgens de auteurs.

"Al met al maakt dit de Dode Zee tot een uniek systeem, " zei Nadav Lensky, een geoloog bij de Geological Survey of Israel en co-auteur van de nieuwe studie. "In principe, we hebben hier een nieuwe bevinding waarvan we denken dat deze zeer relevant is voor het begrip van de opstelling van deze bassins die zo gewoon waren in de geschiedenis van de aarde."

Een zout mysterie

Omdat de Dode Zee de afgelopen decennia zouter is geworden, veel van dat zout is dicht bij het oppervlak geconcentreerd. Gedurende de zomer, extra warmte van de zon verwarmt het oppervlak van de Dode Zee en verdeelt het in twee verschillende lagen:een warme bovenlaag bovenop een koudere onderlaag. Omdat in de zomerhitte water uit de toplaag verdampt, het wordt zouter dan de koelere laag eronder.

Onderzoekers realiseerden zich dat de zoute sneeuw die ze waarnamen afkomstig was uit deze bovenste zoute laag, maar dit warme water vermengt zich niet met het koelere water eronder omdat het zoveel warmer en minder dicht is. Dus ze waren verbaasd over hoe zout van het oppervlak de koelere laag binnendrong en naar de bodem van het meer daalde.

Lensky en zijn collega's stelden in 2016 een verklaring voor, en het nieuwe onderzoek test deze theorie voor de eerste keer.

Ze stellen voor dat wanneer de bovenste laag van het meer wordt verstoord door golven of andere bewegingen, kleine pakjes warm water komen in de koelere plas water beneden. Warmte verspreidt zich sneller dan zout, dus dit warmwaterpakket koelt snel af. Maar als het afkoelt, bevat het minder zout, dus het zout slaat neer en vormt kristallen die naar de bodem zinken. Bekijk hier een animatie van de zoute vingers.

In de nieuwe studie onderzoekers creëerden een computersimulatie van hoe water en zout in de Dode Zee zouden stromen als de theorie van de zoutvingers correct was. Ze ontdekten dat de theorie van de zoutvingers de neerwaartse stroom van zoute sneeuw en de opbouw van zoutlagen in het midden van de bodem van het meer correct voorspelde. Omdat het niveau van het meer daalt, door het oppompen van zoet water uit de nabijgelegen rivier de Jordaan, de zoutlagen zijn geconcentreerd in het centrale deel van het meer, volgens de auteurs.

Inzicht in zoutafzettingen elders

De nieuwe bevinding helpt ook de vorming van enorme zoutafzettingen in de aardkorst te verklaren.

"We weten dat veel plaatsen in de wereld dikke zoutafzettingen hebben in de aardkorst, en deze afzettingen kunnen wel een kilometer dik zijn, " Zei Meiburg. "Maar we weten niet zeker hoe deze zoutafzettingen in de geologische geschiedenis zijn ontstaan."

Een opmerkelijk voorbeeld is de dikke zoutlaag onder de Middellandse Zee. Onderzoekers weten dat ongeveer zes miljoen jaar geleden, de Straat van Gibraltar afgesloten, vanwege de bewegingen van de tektonische platen van de aarde. Dit sneed de toevoer van water van de Atlantische Oceaan naar de Middellandse Zee af, het creëren van een gigantische ondiepe binnenzee.

Na enkele honderdduizenden jaren, het waterpeil van de Middellandse Zee zo sterk daalde dat de zee gedeeltelijk of bijna opdroogde, dikke zoutafzettingen achterlatend. De nieuwe bevinding suggereert dat deze afzettingen zich in deze tijd op dezelfde manier hebben gevormd als wat er nu in de Dode Zee gebeurt. Toen de Straat van Gibraltar weer openging, water overstroomde het bassin en de zoutafzettingen werden begraven onder nieuwe sedimentlagen, waar ze vandaag blijven.