Аяло́н () — пещера около города Рамла между Тель-Авивом и Иерусалимом, имеющая длину более 2700 метров и по этому показателю занимающая второе место среди известняковых пещер Израиля.
Пещера была обнаружена 24 апреля 2006 года в ходе планового обследования при разработке карьера, принадлежащего цементному заводу Nesher Israel Cement Enterprises Ltd., и получила своё имя от долины реки Аялон, в которой она расположена (само это название впервые упоминается ещё в Ветхом Завете, в Книге Иисуса Навина — ). Её изучением занимались сотрудники Еврейского университета в Иерусалиме и добровольцы Израильского исследовательского пещерного центра.
Для защиты уникальной фауны пещеры (6 эндемичных видов членистоногих) пещера закрыта для посещения общественности. Хозяин карьера заявил, что его компания заинтересована в сохранении пещеры и её экосистемы независимо от всех неудобств.
Открытие и расположение
Пещера Аялон находится примерно в 4 км к юго-востоку от города Рамла и в 21 км от Средиземного моря в центральном районе Израиля (координаты 31° 54′ 37″ северной широты, 34° 55′ 39″ восточной долготы). Пещера расположена в известняковом карьере компании Nesher Israel Cement Enterprises Ltd., который занимает площадь около 1300×600 м. На момент её открытия в 2006 году дно карьера было ниже первоначального уровня поверхности на 100 м и ниже уровня грунтовых вод по состоянию на 1950-е годы.
Несмотря на небольшие размеры, Израиль богат пещерами, большинство из которых карстового типа. Одним из свойств карста является вероятность обрушения почвы над подземными полостями как в карьерах, так и в населённых пунктах на недостаточно изученных территориях. Такие обрушения уже случались на территории солёной аномалии Аялона, иногда в непосредственной близости от жилых домов. В частности, в декабре 1997 года в карьере компании Nesher Israel Cement Enterprises Ltd. произошла крупная авария: потолок одной из подземных полостей стал настолько тонок, что обрушился под весом бульдозера, водитель которого погиб в результате падения с высоты в 40 м. С тех пор горнодобывающая компания начала активно разыскивать подземные полости на ранних стадиях разработки новых пластов карьера. Пещеры были обнаружены на северном и восточном краю карьера в непосредственной близости от пещеры Аялон, но к моменту их открытия не имели своего прежнего объёма и уже частично разрушились.
Полость, в дальнейшем получившая название Аялон, была обнаружена в ходе планового обследования. Её изучением занимались сотрудники Еврейского университета в Иерусалиме и добровольцы Израильского исследовательского пещерного центра, которые продолжили изучение, углубившись дальше в пещеру. 31 мая 2006 года зоологи Амос Фрумкин и Ханан Диментман описали открытие пещеры Аялон и её уникальную фауну на пресс-конференции в Еврейском университете в Иерусалиме. За этим последовало широкое освещение в израильских телевизионных программах и крупных газетах, таких как «Гаарец», «Маарив», «Едиот ахронот» и The Jerusalem Post. Об открытии пещеры сообщили также международные средства массовой информации, но в последующие годы она лишь изредка становилась предметом освещения в Израиле.
Геология
Структура пещеры Пещера Аялон расположена на высоте от 11,30 до 49 м над уровнем моря и занимает площадь 100 × 140 м. Она представляет собой систему узких, частично вертикальных, коридоров общей протяжённостью 2780 м, образующих два основных этажа. Узкие ходы, пересекающиеся друг с другом наподобие лабиринта и имеющие круглые или эллиптические сечения диаметром от 0,30 до 1,4 м формируют верхний этаж пещеры, расположенный на высоте от 40 до 49 м над уровнем моря. Общая длина проходов на верхнем этаже, частично разрушеных или заполненых глиной, достигает почти 2000 м, что составляет примерно три четверти суммарной длины пещеры. Часть стен покрыта кальцитом, который в некоторых местах полностью или на большей части сечения перекрывает трубообразные проходы. Нижний этаж пещеры находится на высоте от 11,30 до 32 м над уровнем моря и соединен с верхним этажом вертикальными колодцами. Из-за обвалов, более частых по сравнению с верхним этажом, некоторые участки стали непроходимыми. Проходы на нижнем этаже более широкие по сравнению с верхним.
На нижнем этаже пещеры расположено три грота. Крупнейший грот находится примерно в 200 м от входа в пещеру, его высота составляет более 30 м, диаметр — 40 м. Стены грота покрыты кристаллами кальцита, которые образуют в нижней части 5-сантиметровый толстый слой, утончающийся по направлению к вершине. Над этим залом располагается слой коренной породы толщиной около 30 м. И хотя сам зал пока не обрушился, расчёты показывают его низкую устойчивость. Этот вывод подтверждается тем фактом, что с момента образования пещеры часть потолков в камерах обрушилась, и некоторые проходы блокированы обломочным материалом или имеют деформированно-смещённые стенки и потолок. Часть грота занимает подземное озеро глубиной 4 м, в котором солёность грунтовых вод сочетается с высоким содержанием сероводорода.
Гидрогеология
Пещера входит в состав водоносного горизонта Яркон-Таниним — главного резервуара пресной воды в Израиле (Kapitel 19, Western Aquifer Basin). Он питается осадками в горных районах Западного берега реки Иордан и проходит вдоль восточного края израильской прибрежной равнины от горы Кармель на севере и до Беар-Шэвы на юге. Водоносный горизонт получил своё название от двух питающих его источников — реки Яркон, питающейся от пресных родников, и Таниним, несущей солёные воды. Хотя он используется и изучается уже в течение почти столетия, его точная структура остаётся неизвестной. Достоверно известно, что он состоит из двух изолированных друг от друга слоёв толщиной 350 м каждый, однако их часто рассматривают вместе как один водоносный горизонт толщиной от 700 до 1000 м (Kapitel 19, Western Aquifer Basin).
Из-за интенсивного водозабора водоносный горизонт находится под угрозой истощения. Забор воды Израилем превышает возможности его природного пополнения, поэтому начиная с 1950 года постоянно понижается, что в свою очередь приводит к увеличению их солёности (Kapitel 19, Western Aquifer Basin). Ещё одной угрозой для водоносного горизонта является поступление нитратов из неочищенных сточных вод как в Израиле, так и на Западном берегу реки Иордан (Kapitel 19, Western Aquifer Basin).
Карьер с пещерой Аялон находится в центре солёной аномалии Аялона — зоны распространения грунтовых вод с повышенным уровнем солёности площадью в 200 км². Серо — и солесодержащие грунтовые воды были обнаружены в регионе в 1932 году, а позднее многочисленные пробурённые в зону подземных вод скважины показали воду с необычно высоким уровнем солёности. Возможными причинами появления солевой аномалии геологи называют вымывание из горных пород минеральных солей, а также поступление с поверхности удобрений. Анализ температуры воды, содержания минеральных веществ и концентрации сероводорода в воде пробурённых в районе карьера Nesher и его окрестностях 68 скважин показал, что солёная аномалия Аялона на самом деле питается термальными источниками. За несколько недель до открытия пещеры вышла итоговая статья о результатах изучения водных источников, где исследователи допускали наличие в этом районе крупных подземных полостей, могущих представлять опасность при строительстве и разработке карьеров.
На дне озера в пещере были обнаружены карровые гребешки, происхождение которых связано с потоками вытекающей из озера воды. Согласно анализу, в глубинных слоях озера температура воды колеблется от 28,5 до 30 °C, содержание сероводорода — 4,5 ‰, pH — 6,8, солёность — от 490 до 1300 миллиграмм на литр хлорида. Ниже глубины в 1 м вода в озере бескислородна. Слой сернистой термальной воды накладывается на тёплую поверхностную воду с температурой около 25 °C, её свойства точно соответствуют окружающей грунтовой воде, и именно в ней обитают ракообразные из пещерной фауны.
Образование пещеры Аялон Пещера Аялон представляет собой карстовую полость в породе верхне-мелового периода. Она образовалась несколько миллионов лет назад в результате поступления в этот район солёной и сернистой термальной воды, которая смешалась с местными грунтовыми водами, которые в свою очередь уже успели создать систему трещин в породе. Пещера Аялон по механизму образования аналогична пещерам Фразасси в Италии и пещере Мовиле в Румынии. Такие пещеры образуются, когда выделяющийся из термальной воды сероводород взаимодействует с растворённым кислородом в окружающей среде, или его окисляют микробы до состояния серной кислоты. Образовавшаяся таким образом серная кислота реагирует с окружающим известняком и разлагает его на гипс и угольную кислоту:
Подобная химическая реакция с разной степенью эффективности может также протекать в результате жизнедеятельности (метаболизма) бактерий, но с другими исходными химическими элементами. В этих реакциях используется сера, кислород, углерод и азот, причём некоторые из этих реакций своим конечным результатом образуют агрессивно воздействующие и растворяющие известняк кислоты.
Ещё несколько десятилетий назад нижний уровень пещеры был затоплен. Химический состав воды, характер пещерных стен и найденные образцы микрофауны свидетельствуют о продолжающемся процессе развития пещеры в настоящее время.
Спелеобиология
Условия окружающей среды До своего открытия пещера Аялон была полностью изолирована от внешнего мира в течение миллионов лет (известняковый слой породы в десятки метров толщиной не давал возможности для проникновения в неё с поверхности воды и органических материалов), и в этих условиях в ней сформировалась своя уникальная экосистема. Температура воздуха в большинстве районов пещеры колеблется в пределах от 26 до 28 °C с влажностью воздуха более 94 %. На нижнем этаже пещеры атмосфера характеризуется повышенным содержанием сероводорода.
Живущие в пещере организмы постоянно зависят от тепла, выделяемого биомассой хемоавтотрофных бактерий. Бактерии (такие, например, как род Beggiatoa) получают энергию от присутствующего сероводорода в воде, а также используют растворенный в воде диоксид углерода для формирования биомассы. Для аэробных организмов сероводород и сульфиды токсичны, они вызывают связывание кислорода и гипоксию. Таким образом, высшие организмы должны иметь приспособления для жизни в богатой соединениями серы среде. Такие приспособления включают в себя, например, использование кислород-связывающих белков для транспортировки и хранения кислорода в организме или эндосимбиоз с окисляющими серу бактериями.
Такие экосистемы в глобальном масштабе очень редки, в Израиле подобная экосистема была впервые описана в 1968 году в источнике En Nur у деревни на озере Кинерет, но подробное изучение не проводилось. В этом источнике в 1909 году жил только рак вместе с , впоследствии выяснилось, что они имеют близких родственников в пещере Аялон. И только дальнейшие исследования в пещерах Фразасси и Мовиле в 1990-х годах привели к осознанию факта, что подземные экосистемы могут существовать на основе хемоавтотрофных бактерий.
Биоразнобразие Как правило, пещеры бедны видами живых существ по сравнению с поверхностью Земли. Пещеры с высоким уровнем биоразнообразия находятся в карстовых районах, проникают в зону грунтовых вод (фреатическая зона), имеют большое количество органического вещества (например, хемоавтотрофного происхождения) и большую длину. Пещера Аялон сочетает в себе все эти факторы. Большинство хемоавтотрофных колоний создают основу для существования сложных сообществ живых организмов и большого разнообразия беспозвоночных. Особое значение пещере Аялон придает тот факт, что в её полностью изолированной от внешнего мира и целиком основанной на хемосинтезе экосистеме сосуществовали вместе водные и наземные виды живых существ.