Исследование: Известняковые отложения дают уникальное представление о римских акведуках

Богатые минералами воды, происходящие из Апеннинских гор Италии, протекали через акведук Anio Novus в Древнем Риме и оставили после себя подробную запись о прошлых гидравлических условиях, сообщает «Рhys.org».

Сразу два исследования слоистых известняков, называемые травертиновыми, месторождениями в Anio Novus, дают ключи к истории древних систем транспортировки и хранения воды.

Чтобы установить спорную новую теорию о том, как образовался рябящий травертин, геологами были использованы новейшие инженерные принципы и микроскопия высокого разрешения.

Когда вода, полученная из реки Анио и подземного озера недалеко от Субиако, Италия, текла, она оставила после себя волнистые слои травертина карбоната кальция, которые накапливались вдоль внутренних этажей, стен и потолков акведука Anio Novus.

Исследователи собрали образцы травертина, ориентированные вверх-вниз по течению, которые демонстрируют две выдающиеся особенности: световые и темные слои в миллиметровом масштабе и волнистые формы ряби в сантиметровом масштабе сохраняются во всех этих слоях.

Предыдущие исследования показали, без доказательств, что слои в травертине Anio Novus являются результатом изменений скорости потока, инициированных сезонными изменениями или инженерными методами, введенными римлянами, говорят исследователи. Тем не менее, травертин с аналогичными формами наслоения в древних системах акведуков встречается во всем мире, независимо от регионального климата или эксплуатации.

Группа ученых под руководством профессора геологии Университета Иллинойса Брюса Фуке много работала, чтобы раскрыть геологическую историю слоистых минеральных образований, делая выводы о жизни на Марсе через Йеллоустоун к коралловым рифам в Австралии и даже внутри человеческого тела.

«Воды Субиако химически похожи на воды Йеллоустонского национального парка, где водные микробы образуют маты и биопленки, которые играют решающую роль в форме и структуре знаменитых ступенчатых травертиновых особенностей Мамонтовых горячих источников», — сказал Фуке.

«Мы также идентифицировали ископаемые микробы и растительный мусор в темных слоях отложений травертина Anio Novus. Как только мы осознали сходство между водами Субиако и Йеллоустоуна, мы поняли, что у нас есть база знаний и опыт, необходимые для того, чтобы начать разгадывать историю и тайну последнего потока Anio Novus, самого длинного и значительного из древнеримских акведуков».

«Геолог скажет вам, что единственный способ образования ряби — это сдвиг жидкости и гравитационный перенос отложений», — сказал Фуке.

«Теория заключается в том, что вода или ветер могут перемещать рыхлые отложения в волнообразные формы, которые медленно продвигаются и находятся под влиянием гравитации, образуя знакомые асимметричные формы ряби, которые мы видим вдоль берегов рек, дюн и в древних осадочных породах, отложенных в этих средах».

Тем не менее, команда Фука утверждает, что кристаллы травертина Anio Novus выпадали в осадок, росли и накапливались в проточной воде акведука — независимо от сил гравитации и с помощью формы и биохимического состава микробных колоний — чтобы сформировать то, что они называют «рябью роста кристаллов травертина».

В то время как сложные процессы, контролирующие рябь роста кристаллов травертина, отчетливо отличаются от тех, которые контролируют рябь переноса осадка, исследователи говорят, что они визуально похожи. Геометрия ряби вдоль вертикальных стенок акведука идентична геометрии вдоль полов — свидетельство того, что механизмы, которые образуют рябь роста кристаллов, не зависят от гравитации.

Убежденный в том, что структуры являются волновыми метками, которые отражают поток, соавтор другого исследования Гарсия и его команда измерили геометрию ряби, чтобы реконструировать объем и скорость воды, протекающей через акведук в древнеримские времена.

«Поскольку немногие исследователи когда-либо признавали эти структуры как рябь раньше, никто не использовал силу формы ряби вместе с принципами механики жидкости для создания такого рода реконструкции», — сказал Гарсия.

Используя травертин, осажденный в непосредственном контакте с оригинальным раствором акведука, исследователи пришли к выводу, что, когда акведуки были впервые включены, вода протекала со скоростью около одного метра в секунду — достаточно быстро, чтобы затопить футбольное поле в течение часа — намного быстрее, чем предполагалось ранее.

Тот факт, что рябящий травертин существует вдоль потолков каналов акведука, указывает на то, что они работали на полную мощность, говорят исследователи. Это наблюдение предполагает, что предыдущие исследования были неправильными, утверждая, что слои образовались из-за сезонного изменения потока или когда римляне использовали инженерные средства для контроля скорости потока.

«Эти акведуки были гораздо более надежными, чем когда-либо осознавалось», — сказал Фуке. «Поток был больше, чем предполагалось, и эта скорость потока постоянно поддерживалась».

В настоящее время исследователи извлекают древние окаменелые микробы и их биомолекулы, захваченные в травертине, чтобы узнать больше о том, какие микробы и возможные патогены пили римляне.

«Историки и археологи остро заинтересованы в том, что привело к падению Римской империи», — сказал Фуке. «Учитывая, что акведуки сыграли важную роль в успехе римлян, любая информация, почерпнутая из гибели акведуков, может быть полезна в этом начинании».