Документ 2044104

58
DIVETEK 5[13]2005
КРУГЛЫЙ СТОЛ С
АНАТОЛИЕМ САГАЛЕВИЧЕМ
ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЕ
ИСТОЧНИКИ
Только что закончился юбилейный
50-й рейс научно-исследовательского
судна «Академик Мстислав Келдыш»,
продолжавшийся около 4 месяцев. В рейсе было совершено 64 погружения глубоководных обитаемых аппаратов
«Мир-1» и «Мир-2» на глубины от 1000
м до 4700 м. Проведен широкий комплекс исследований и видеосъемок в районе нахождения затонувшего линкора
«Бисмарк», ученые и подводники вновь
вернулись на «Титаник», с которого была осуществлена первая в истории прямая передача с обитаемого аппарата
«Мир-2» на поверхность океана и далее
на землю, о чем было написано в предыдущем номере нашего журнала. Последний этап экспедиции был посвящен
исследованию гидротермальных полей
Атлантического океана – Брокен Спур,
Лост Сити и Рейнбоу. Получен очень
интересный материал, новые научные
данные. В следующем номере мы расскажем о наших научных изысканиях
и более подробно – о прямой телевизионной передаче со дна, состоявшейся
24 июля 2005 г.
А пока мы вводим нашего читателя в
мир гидротермальных полей на дне океана. В сокращенном варианте главы из
книги «Глубина» кратко изложены основные концепции образования гидро-
термальных полей, возникновение необычных геологических гидротермальных построек, рождение и жизнь необычного животного мира. Открытие
гидротермальных полей и уникальных
оазисов жизни на дне океана по праву
считается одним из величайших открытий в океане в ХХ веке. И конечно же,
люди должны знать об этом замечательном явлении.
Счастья и удачи всем Вам.
Анатолий Сагалевич
Глава Ш
Дым на дне океана
Когда-то предполагали, что на поверхности нашей планеты никаких движений континентов не происходит: они зафиксированы в том самом положении,
в каком находились с момента рождения Земли. Во времена, предшествовавшие великим современным открытиям,
ученые не располагали столь широкой
информацией о строении дна Мирового океана, которая накоплена в последние полстолетия.
В 1953 году американские ученые
опубликовали результаты картирования
www.dive-tek.ru
дна Тихого океана с помощью эхолота:
на карту легли крупные протяженные
структуры, возвышающиеся над уровнем океанского ложа и изобилующие
разломами и сбросовыми уступами.
В 1956 году было сделано заключение,
что океанское дно рассекают системы
срединно-океанических хребтов, которые опоясывают земной шар, имея общую протяженность около 80 000 километров, и возвышаются над ложем
океана на 2–3 км. Глобальной системе
срединно-океанических хребтов противостоит система глубоководных желобов, расположенных с внешней (океанической) стороны хребтов.
На базе этих открытий была разработана теория глобальной тектоники
литосферных плит. Согласно этой теории, твердая оболочка Земли – литосфера – разбита на несколько плит, которые
перемещаются по вязкой
астеносфере. Там, где плиты раздвигаются, происходит подъем к поверхности глубинного вещества и образование
новой океанической коры. Подъем вещества, нередко сопровождаемый вулканическими процессами, происходит
в пределах внутреннего рифта в очень
узкой зоне, около 2 км. Эта зона, где и
формируется новая кора, выражена в
рельефе в виде осевого поднятия, с обе-
КРУГЛЫЙ СТОЛ
их сторон от которого находятся узкие
депрессии (понижения, впадины). Здесь
в результате раздвижения плит образуются многочисленные трещины. Морская вода по трещинам устремляется в
глубинные слои океанической коры и
разогревается там до высокой температуры. Она взаимодействует с окружающими породами, насыщаясь различными
химическими
элементами.
Разогретая масса, содержащая металлы,
минералы и другие рудообразующие элементы, изливается в холодное придонное пространство и охлаждается. Присутствующие в этих гидротермальных
излияниях тяжелые частицы оседают на
дно, формируя сначала небольшие холмики, а затем настоящие горы, сложенные сотнями тысяч и миллионами тонн
сульфидных руд с высокими концентрациями различных металлов: меди, цинка, железа, серебра, золота и др.
Дальнейшие сенсационные научные
открытия были связаны с применением
подводных обитаемых аппаратов. В 1977
году в районе Галапагосского рифта состоялась первая экспедиция обитаемого аппарата «Алвин», принадлежащего
Вудсхолскому океанографическому институту. Ее результаты были ошеломляющими. Ученые из иллюминаторов
впервые увидели потоки теплой воды на
глубине 2500 м, струящиеся вверх из каждой расщелины, из каждого отверстия
в морском дне. Обилие жизни и разнообразие видов необычных животных потрясло подводных наблюдателей. Анализы придонной воды и представителей
фауны, поднятых аппаратом, показали,
что на поверхности дна обитают хемосинтезирующие бактерии, которые составляют основу пищевых цепей гидротермальных животных. Так, было
подтверждено существование в океане
явления хемосинтеза, открытого в конце ХIХ века русским ученым С.Н. Виноградским: образование органического
вещества на дне океанов, при полном
отсутствии солнечного света, осуществляется некоторыми видами бактерий
из двуокиси углерода не за счет солнечной энергии, как при фотосинтезе, а за
счет энергии, получаемой при окислении восстановленных неорганических
соединений, которые выносятся гидротермальным флюидом из глубинных слоев океанической коры.
Следующее очень важное открытие
было сделано в 1978 г. на Восточно-Тихоокеанском поднятии. Из иллюминатора «Алвина» ученые увидели черный дым,
струящийся из «труб» на глубинах 25002600 м. Если температура изливающейся воды на Галапагосском рифте не превышала 20°С, то здесь она достигала
300–350°С в жерле «курильщика» – так
ученые назвали эти постройки, образовавшиеся в результате осаждения сульфидов металла, которые были вынесены
гидротермальным флюидом в виде черного облака взвешенных частиц.
Российские ученые начали изучение
гидротермальных полей с погружений
на ГОА «Пайсис V» и «Пайсис ХI». С введением в строй аппаратов «Мир-1» и
«Мир-2» возможности отечественных
ученых значительно расширились.
В 1988-2001 гг. НИС «Академик Мстислав
Келдыш» с обоими «Мирами» на борту
работал в 17 гидротермальных районах.
1. Мое «открытие» гидротермали
Первая экспедиция с использованием
«Миров» состоялась в феврале 1988 г. Судно «Академик Мстислав Келдыш» держало курс в Атлантику на гидротермальное
поле ТАГ. Перед нами стояла непростая
задача: непременно найти этот небольшой кусочек дна, этот оазис жизни.
…Глубина 3710 м. Сели на дно, на
склон вулканической постройки. Начали движение вверх по склону курсом
270°C. Миновали вершину этого небольшого лавового сооружения. По склону
Молодые черные курильщики
www.dive-tek.ru
60
DIVETEK 5[13]2005
метров, из которой устремляется вверх
столб черного дыма. Поверхность трубы этого курильщика сплошь покрыта
закрепившимися на ней крупными мидиями – до 10–12 см. Количество креветок исчисляется лишь десятками экземпляров. Вокруг гидротермального
источника заметны незначительные по
плотности поселения голубых актиний
размером в 3–4 см.
Вестиментиферы рифтии
спускаемся в ложбинку. На фоне осадка
оранжевого цвета видим базальты, покрытые густым зеленым налетом. Этот
налет говорит о том, что гидротермальный источник, возможно, расположен
неподалеку. Встречаем первого вестника гидротермали – небольшой угорь,
приветливо вильнув хвостом, поплыл
вверх, приглашая нас следовать за ним.
А вот и теплая вода: просачивается
сквозь осадок и устремляется вверх. Оказывается, здесь, на глубине 3700 м, тоже «журчат ручьи», но только вода струится не вниз по склону, как на суше, а
вверх, поскольку она теплее и легче придонной холодной воды. Увеличивается
количество маленьких белых актиний,
гурьбой снуют проворные угри, величаво ступает оранжевый краб. Появляются отдельные креветки размером 3–4
сантиметра, затем их количество постепенно увеличивается до десятка, до нескольких десятков…
И наконец вот оно – то, ради чего мы
сюда стремились: первый черный дымок, пробивающийся сквозь осадок на
вершине маленького холма. Продвигаемся немного вперед и упираемся в
склон, сплошь покрытый, словно ковром, сотканным из живых существ, колышущимися креветками. Черные дымы прорываются сквозь него, создавая
картину какого-то буйства. Вокруг невозможно найти ни одного статичного
участка – все дымит, колышется, ползает, плавает. Даже не верится, что все это
происходит на глубине 3700 м!
Креветки поднимаются со дна и образуют вокруг аппарата густую живую
массу. Бортинженер Анатолий Благодарев замечает: «Настоящий креветочный
суп». Позже мой друг биолог Лев Москалев скажет: «Этих гидротермальных креветок называют «римикарис». Они совсем не такие, каких мы употребляем с
пивом, к тому же пахнут сероводородом».
…Немного подвсплываем вверх, продвигаемся вперед и наталкиваемся на
сплошную дымовую завесу. Это – верши-
на холма, на которой расположено несколько труб, из них под большим давлением вырывается черный дым. Беру в
манипулятор длинную металлическую
трубку с датчиком температуры и подношу к одному из жерл – на табло монитора высвечивается +338°С. Здесь нужно быть аккуратным: если дымовая струя
прямо из трубы попадет на пластиковый
иллюминатор, он может расплавиться.
Спустя несколько часов, уже на поверхности, мы обнаружим, что ограждение
левого бокового двигателя аппарата, сделанное из твердого пластика, сильно
обожжено и частично превратилось в настоящий уголь. Значит, где-то боком задели горячую струю дыма.
…Впечатления от моего первого знакомства с действующим гидротермальным полем превзошли все ожидания.
Впереди предстоит еще много таких погружений в различных районах океана,
но это – первое – навсегда останется как
«мое открытие» гидротермали…
2. Две русские точки
В числе открытий гидротермальных
полей, совершенных российскими учеными и впервые исследованных с подводных аппаратов «Мир», наиболее памятны и дороги нам два.
Первое расположено на Срединно-Атлантическом хребте, чуть южнее 15°с.ш.
…Садимся на грунт на глубине 3100 м.
И, как обычно, начинаем движение
вверх по склону. Здесь практически отсутствуют базальты, так широко развитые на гидротермальном поле ТАГ. Фауна довольно бедна. Встречаются редкие
макрурусы, актинии, губки. На глубине
3020 м склон становится круче, и невдалеке мы замечаем струящийся черный
дым, но не поднимающийся вверх, а стелющийся по дну. Как правило, горячий
флюид, выходя из жерла трубы, поднимается вертикально, поскольку он легче холодной воды. Видимо, это очень тяжелый флюид.
На глубине 2940 м выходим на гидротермальную трубу высотой около трех
www.dive-tek.ru
***
Вторая гидротерма, открытая российскими учеными, совершенно не похожа
на предыдущую. Их разделяет расстояние в 20 тыс. км. Речь идет о подводном
вулкане Пийпа в Беринговом море, где
до нас еще «не ступала нога человека»,
и мы будем первыми, кто воочию увидит проявления гидротермальной активности в этом еще не изученном районе. Исследования с аппаратами «Мир»
мы провели здесь в 1990 г. Опустились
на дно, глубина 750 м. Сели на пологий
склон, сложенный вулканическими породами. Наблюдается большая плотность
поселений губок. Начали движение
вверх по склону. Попадаются ярко-алые
альционарии, актинии, отдельные экземпляры рыб.
Наконец видим первый гидротермальный источник – зияющий проем в
половину квадратного метра, из проема
извергается поток уходящего вверх теплого флюида. Рваные куски бактериальных матов, словно лоскуты белой,
ярко-желтой, оранжевой материи длиной 20–50 см, свисают сверху и колышутся в его горячих струях… Это потрясающее зрелище напомнило мне костер
с причудливыми формами пламени; на
него можно смотреть часами, не замечая течения времени…
Проходим еще несколько метров и
видим белую трубу высотой 1,5 м, из которой, словно из газовой горелки, бьет
под большим напором белая струя. Температура +110°С. Лабораторный анализ
позднее показал, что основу газовой смеси составляет метан. Вдоль трещин, присыпанных слоем зеленовато-серого
осадка, мы обнаружили поселения калиптоген. Вероятно, здесь энергетической базой для хемосинтеза служат сочения метанового флюида.
***
Велик и многообразен мир гидротермалей. Мне довелось наблюдать не один
десяток гидротермальных источников
на разных глубинах океана, но не приходилось видеть похожие друг на друга
даже в пределах одного поля. С каждым
годом на карте появляется все больше
новых точек, обозначающих вновь открытые гидротермальные поля. Сейчас
их насчитывается уже более ста, и это
лишь незначительная доля того неизведанного, что еще ждет своего открытия
на дне океана.
www.dive-tek.ru