Las corrientes de turbidez se han descrito históricamente como corrientes de movimiento rápido que barren cañones submarinos. llevando arena y barro a las profundidades del mar. Pero un nuevo trabajo en Comunicaciones de la naturaleza muestra que, en lugar de simplemente consistir en agua de mar cargada de sedimentos que fluye sobre el lecho marino, Las corrientes de turbidez también implican movimientos a gran escala del propio fondo marino. Este dramático descubrimiento, el resultado de un período de 18 meses, estudio multiinstitucional del Cañón de Monterey, podría ayudar a los ingenieros oceánicos a evitar daños en las tuberías, cables de comunicaciones, y otras estructuras del fondo marino.

Los geólogos conocen las corrientes de turbidez desde al menos 1929, cuando un gran terremoto desencadenó una violenta corriente que viajó varios cientos de kilómetros y dañó 12 cables de comunicaciones transatlánticos. Las corrientes de turbidez siguen siendo una amenaza hoy, a medida que la gente coloca cada vez más cables, oleoductos y otras estructuras en el fondo marino. Las corrientes de turbidez también son importantes para los geólogos del petróleo porque dejan capas de sedimento que comprenden algunas de las reservas de petróleo más grandes 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 estudio de 18 meses, 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 Ocean University of China combinaron su experiencia y equipo para monitorear un tramo de 50 kilómetros de largo (31 millas) del Cañón de Monterey con un detalle sin precedentes.

Durante el experimento, Los investigadores colocaron más de 50 instrumentos diferentes en siete lugares diferentes del cañón y realizaron mediciones detalladas durante 15 flujos de turbidez diferentes. Casi todos los flujos comenzaron cerca de la cabeza del cañón en agua a menos de unos 300 metros (1, 000 pies) de profundidad. Una vez iniciado, los flujos viajaron al menos varios kilómetros por el cañón. Los tres flujos más grandes viajaron más de 50 kilómetros, barriendo más allá de la estación de monitoreo más profunda del cañón a una profundidad de 1, 850 metros (6, 000 pies).

Este extenso programa de investigación mostró que las corrientes de turbidez en Monterey Canyon involucran tanto movimientos de sedimentos saturados de agua como de agua cargada de sedimentos. Como se describe en el reciente Comunicaciones de la naturaleza papel, la parte más importante del proceso es una densa capa 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 corrientes de turbidez, que se centró en flujos de turbidez, agua cargada de sedimentos que viaja por encima del lecho marino. Los autores del artículo reciente observaron columnas de agua cargada de sedimentos durante los eventos de turbidez, pero sugieren 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 averiguar qué estaba pasando en el fondo del cañón, "dijo Charlie Paull, Geólogo marino del MBARI y primer autor del artículo reciente. "Durante años, hemos visto que los instrumentos de la base se mueven de formas inesperadas, y sospechamos que el lecho 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 tardaron los flujos en viajar entre los amarres, los investigadores se sorprendieron al encontrar 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 llegaron a la conclusión de que sus instrumentos no estaban simplemente siendo movidos por corrientes de agua turbia que fluían sobre el lecho 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 llevaban instrumentos que registraban su profundidad, movimiento horizontal y vertical, y rotación. Otros 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 ​​fueron llevados por el cañón durante eventos de fuerte turbidez. De hecho, la pesada, Los marcos de instrumentos de forma torpe a menudo viajaban tan rápido como los relativamente ligeros, CAMAS optimizadas.

Los investigadores también notaron grandes olas de arena, hasta dos metros (6.5 pies) de altura, en el suelo del cañón. Los estudios repetidos del fondo mostraron que estas olas de arena cambiaron drásticamente durante los eventos de turbidez, remodelar los dos o tres metros superiores del fondo marino. Pero los investigadores aún no estaban seguros de cómo ocurrió exactamente esta remodelación.

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, pero viajó tan rápido o más rápido que el agua suprayacente. También se movieron hacia arriba y hacia abajo dentro del flujo hasta tres metros a intervalos regulares.

Los investigadores concluyeron que, en lugar de ser "arrastrado" por el fondo por una fuerte corriente, sus instrumentos estaban siendo "rafting" por un denso, capa de sedimento saturado de agua que abraza el fondo. Plantearon la hipótesis de que los movimientos hacia arriba y hacia abajo de los BED se producían cuando los instrumentos viajaban sobre ondas de arena individuales. Como señaló Paull, "Los BED proporcionaron un núcleo esencial de nuevos datos 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 diluir los flujos 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 del proceso, que realmente comienza en el fondo marino. "