Оплатить картой
г. Владимир , ул. Мира,59,
Рынок "Тандем", блок Север СЕ-2-2-2, секция "Русский экстрим"
+7 (915) 778-78-78
+7 (915) 778-78-07
 

Исследования мирового океана

Сделать открытие в океане одновременно и трудно и легко. И здесь нет противоречия. Под находящейся в вечном движении поверхностью воды, как под тонким покрывалом, скрыты многочисленные тайны. Кажется, что их можно черпать пригоршнями, изумленно разглядывая прежде неведомые явления и формы жизни. Но увы! Вновь и вновь "руки" океанолога оказываются пустыми. А если и удастся вдруг отыскать нечто, то оно, это нечто, чаще всего лишь прибавляет вопросов.



Научный поиск океанолога напоминает труд того чудака, который вознамерился вычерпать ложкой море. Есть и другая- аналогия: пытаясь разобраться в тайнах океана, ученый в своих попытках напоминает слепца, стремящегося отыскать в лесу потерянную иголку. И немудрено, что строение дна Мирового океана пока изучено хуже, чем строение обратной стороны Луны.

Мировой океан - гигантская водная сфера, закрывшая многокилометровым слоем три четверти всей планеты. И если еще недавно он воспринимался в виде банальной "чаши с жидкостью", то в последние годы ученые все больше убеждаются, что он представляет собой сложнейший организм, находящийся в постоянном движении.

Он расслоен, как торт "наполеон", в нем не только беспрестанно текут в разных направлениях потоки течений, но и возникают, неведомо отчего, внутренние волны и гигантские вихри. Он весь до дна заполнен жизнью, звуками, электрическими токами. На дне его извергаются вулканы, число которых в три раза превышает их число на суше. Именно на океанском дне рождается новая земная кора, обнажается мантия и из недр выходит расплавленная магма, при соприкосновении которой с толщей воды возникают "пожары" сложнейших химических процессов...



И совсем неспроста виднейший советский океанолог и организатор науки академик Л. М. Бреховских любит называть океан "великим неизвестным". Познание океана только начинается. И многие загадки вдруг открылись, ибо ученые обрели возможность собственными глазами увидеть таинственный мир вечного мрака опускаясь в пучины в обитаемых подводных аппаратах.

РИФТЫ, ГАЙОТЫ И ИХ СЮРПРИЗЫ

- Еще несколько лет назад главным инструментом морского геолога была драга,- говорит доктор геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР Юрий Александрович Богданов.- Представьте себе стальной цилиндр диаметром около метра, один торец которого закрыт металлической сеткой.



Цилиндр опускается на тросе за борт, и судно тащит его по грунту. Драга то зарывается в осадки, то цепляется за коренные породы. В лучшем случае мы получаем на борту судна "винегрет" различных пород, а в худшем - теряем свое орудие исследований вместе с его уловом, потому что трос не всегда такое насилие выдерживает. И разве можно сравнить этот метод научного поиска с работой при помощи буксируемых необитаемых подводных аппаратов, снабженных фото и телеаппаратурой, а уж тем более - автономных обитаемых аппаратов!

Именно они, например, недавно помогли геологам исследовать подводные горы, которые называются гайотами (как правило - конусы потухших вулканов со срезанными вершинами, бывшие атоллы и острова). Они покрыты сплошными корками... железомарганцевой руды толщиной до нескольких десятков сантиметров! На одном квадратном метре можно добыть до 200 килограммов руды, богатой не только железом и марганцем, но и кобальтом, никелем, медью, цинком.

На одном из обследованных учеными гайотов рудное поле занимало площадь в сотни квадратных километров. Если учесть, что вершины подводных гор не слишком далеки от поверхности, то добыча полезных ископаемых здесь станет в будущем наиболее перспективной и выгодной.

В последние несколько лет океанологи стали активно изучать зоны океанических рифтов. Это как раз те самые зоны, где рождается новая земная кора и магма встречается с водой, рождаются вулканы и новые месторождения полезных ископаемых, поднимаются хребты и возникают огромные провалы - буквально трещины в земной коре.



Рифты рассекли дно всех океанов многотысячекилометровыми шрамами. Согласно теории тектоники плит (или дрейфа континентов) рифты - это, как правило, зоны стыковки континентальных плит, которые либо сходятся, либо расходятся. В некоторых местах это движение по геологическим меркам прямо-таки стремительно: до 10- 18 сантиметров в год!

Геологов можно понять: на их глазах происходят невероятные по интенсивности процессы, которые необходимо исследовать, расшифровать, опознать. И перефразируя великого Ломоносова, можно сказать, что на рифтах перед ними "открылась бездна, тайн полна!"

В конце 70-х экспедиция. океанологов на научно-исследовательском судне АН СССР "Дмитрий Менделеев" в район Восточно-Тихоокеанского поднятия в зоне Галапагосского рифта приборами зафиксировала на дне’ необычные аномалии: повышенную температуру воды и высокую концентрацию взвешенных в воде металлов.

Эти аномалии возникали в некоторых точках и поднимались над дном на сотни метров. И если раньше, когда ученым случалось фиксировать на огромных глубинах температуру воды выше обычных двух градусов, это считали ошибкой или погрешностью прибора, то теперь сомнений не было - со дна океана били "факелы" теплой воды! Рифты преподнесли исследователям очередной сюрприз: в океане, оказывается, идет активная гидротермальная деятельность, и вода из недр земли несет в себе очень много металлов.

Да, подводные гидротермы косвенно открыты советскими учеными, но американским исследователям, обеспеченным прекрасным подводным аппаратом "Алвин", впоследствии первым улыбнулась редкая удача. На весь мир разнеслась сенсационная весть об обнаружении ими гидротерм, похожих на фабричные трубы, изрыгающие столбы дыма, - так называемые черные курильщики. В этом открытии большую роль сыграла именно подводная техника...



И вот уже в 1979 году в зоне рифта пошел на погружение один из советских подводных аппаратов - "Пайсис". Это была крупномасштабная океанологическая экспедиция, носившая название "ПИКАР". (Название многозначительное, по звучанию напоминающее фамилию знаменитых ученых, пионеров подводных исследований и конструкторов первых батискафов - швейцарцев, отца и сына Огюста и Жака Пиккаров). Такой аббревиатурой обозначили цель и адрес экспедиции: ."подводные исследования Красноморско-Аденского рифта".

Относительно молодой рифт (возраст - всего около пяти миллионов лет) проходит по оси Красного моря и расположен на глубине до двух километров. Он был досягаем для "Пайсиса", рассчитанного именно на такие предельные глубины. Аппарат погружался на дно 30 раз, позволив ученым собрать такой богатый материал, который расшифровывают и анализируют до сих пор. Одна из целей погружений - найти выходы гидротерм. Но, так уж частенько случается в науке, искали одно, а нашли совсем другое - обнаружили своеобразные "озера" донных рассолов.

Вот как описывал впоследствии одно из погружений опытнейший советский акванавт, сотрудник института Александр Подражанский:
"...На глубине 1970 метров вода за бортом помутнела и из густо-синей превратилась в светло-желтую. Погружение замедлилось. На глубине 1990 метров вода, оставаясь светло-желтой, начала густеть. Это было заметно по струям, обтекающим все забортное оборудование. Как марево в жаркий день над степью...- вода напоминала глицерин или плотный сахарный сироп. В кабине стало жарко. Датчик температуры показывал: "за бортом 27 °С" - и это на глубине 2000 метров!.. На глубине 2005 метров аппарат, плавно качнувшись вверх-вниз, остановился. Вниз его не пускала плотная желтая жидкость, соленость которой почти в шесть раз превышала соленость морской воды".



Во время другого погружения акванавты увидели резкую границу между морской водой и густым соляным раствором, похожую на поверхность озера: по ней прокатывались "волны", на ней даже лежал утонувший мусор. Никому еще не приходилось видеть подобное зрелище - прибой на глубине 1500 метров! Горячие рассолы указывали на то, что в этой зоне рифта были выходы термальных вод с высокой концентрацией солей, но сами выходы обнаружить не удалось. Вероятно, они были на дне глубоких расщелин, на дне соляных "озер".

Не исключено, что когда-нибудь в будущем эту "жидкую руду" будут выкачивать по трубам на поверхность моря и получать из нее многие редкие металлы. В принципе это не так уж сложно - дело за техникой...

ПИРАМИДЫ НА ДНЕ ОКЕАНА

- В наши дни геологи-океанологи ставят перед собой не только задачи фундаментальной науки, они не только стремятся познать строение земной коры и законы рудообразования, но и занимаются сугубо практическими задачами - ведут поиск перспективных источников полезных ископаемых,- говорит ведущий специалист нашей страны в этой области науки член-корреспондент АН СССР Александр Петрович Лисицын.- Недалеко то время, когда цветные металлы мы начнем получать преимущественно на дне океанов. Вот почему нас так интересовало: что собой представляют эти необычные образования - гидротермальные источники, названные "черными курильщиками"...



Прошлогодняя экспедиция в Тихий океан на современном океанологическом судне "Академик Мстислав Келдыш" с двумя "Пайсисами" на борту принесла долгожданную удачу. Ученые исследовали район подводной горы

Так выглядит "черный курильщик" из иллюминатора подводного аппарата.

Осевая на хребте Хуан-де-Фука в северо-восточной части океана и полигон Гуаймас в Калифорнийском заливе, в территориальных водах. Мексики: два из двух десятков районов Мирового океана, где обнаружена подводная гидротермальная деятельность.

Рассказывает участник экспедиции акванавт Александр Подражанский:
- В глубинах океана все необычно. И каждое погружение по-своему уникально. Мне всякое приходилось видеть на дне: и вертикальные идеально гладкие стенки высотой в сотни метров, и причудливые "колоннады" лавовых выходов, и узкие бездонные пропасти, и "готические храмы" из базальта.

Но "курильщик" ни с чем не сравним! Когда подходишь к нему, весь его не сразу и разглядишь в свете прожекторов. Представьте себе большую конусообразную башню, размерами сравнимую со зданием московского университета на Ленинских горах. На ее вершине - узкое жерло, диаметром не более одного метра, из которого с огромной силой бьет поток воды, нагретой иногда до 200-350 градусов, насыщенной газами и солями металлов. "Факел" этих выбросов поднимается на сотни метров. А из-за того, что часть вещества из факела тут же начинает кристаллизоваться и осаждаться, эти выбросы напоминают столбы черного дыма. Потому они и "курильщики". А мощность выброса такова, что при приближении к жерлу этого "водного вулкана" аппарат начинал вибрировать и мы слышали шум извержения.



И не дай бог пилоту "Пайсиса" оказаться неточным в маневрах и попасть в горячий поток - это было бы равносильно тому, чтобы оказаться в расплавленном олове! Однажды капроновая сеть для сбора образцов сгорела в одно мгновение и немного оплавился акриловый иллюминатор. Но при помощи манипулятора нам впервые в науке удалось-таки взять пробы растворов прямо из гидротермального потока...

Гидротерма - мощная природная химическая фабрика, производящая за год столько минеральных частиц, что в них содержатся сотни тонн железа и по одному железнодорожному вагону меди и цинка, а в некоторых случаях и такие драгоценные металлы, как золото и серебро. Непрерывно осаждаясь из горячей воды, соли металлов и создавали за тысячи лет высоченную пирамиду богатейшей сульфидной руды. В Калифорнийском заливе высота гидротерм достигала полукилометра - высоты Останкинской телебашни!



Правда, большая их часть закрыта рыхлыми осадками, и их нельзя увидеть в полной красе...

Откуда же берется огромное количество горячей воды в недрах? Очень интересный вопрос для геолога. Наиболее вероятная гипотеза такова: морская вода проникает в образующиеся при раздвижении континентальных плит расщелины в земной коре, достигает горячей магмы, вымывая по пути соли металлов, и затем вновь вырывается из недр гидротермами. Как будто работает в земле гигантская теплоцентраль, обогревающая глубины океана.

- В наше время, когда человечество подступает к промышленному освоению рудных месторождений на океанском дне, разработка железомарганцевых конкреций и сульфидных руд, богатых цветными металлами и железом, станет наиболее перспективной,- говорил А. П. Лисицын.- Наша экспедиция к "черным курильщикам" позволила найти методы их поиска. Думаю, что в начале нового тысячелетия практическая океаническая геология станет привычным делом...

Александр Петрович Лисицын, по отзывам его коллег, человек в науке азартный, увлекающийся - ярко выраженный научный лидер с широким кругозором. Вот почему он, геолог, большое внимание уделил в этой экспедиции и биологическим исследованиям. А биологам было где развернуться! "Черные курильщики" оказались оазисом самых необычных форм жизни...

СОСТОЯНИЕ, БЛИЗКОЕ К ПОМЕШАТЕЛЬСТВУ

- Даже если я всю экспедицию просидел на палубе, все равно посчитал бы участие в ней великим счастьем,- говорит Лев Иванович Москалев.

Этот большого роста, с черной окладистой бородой и громким голосом человек напомнил мне просмоленного ветрами "морского волка", но с научным уклоном. Кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории донной фауны Мирового океана Института океанологии, он прошел на научных судах почти все моря и океаны, зимовал на льдине, но как мальчишка с трепетом ожидал первого свидания с "черным курильщиком". Еще бы - он знал, что его ожидает в случае удачного погружения на подводном аппарате, ибо познакомился с отчетом американских ученых Джона Эдмонда и Карены фон Дамм после их сенсационного открытия на дне Тихого океана в районе Галапагосского рифта. Как раз там, где советские океанологи открыли термальные выходы.

Американцы опустились на глубину около 3 километров на подводном аппарате "Алвин". Когда они измерили на дне температуру воды, то убедились, что она на пять градусов выше обычной для этих глубин. Они двинулись вперед, и перед ними, по их словам, открылось сказочное зрелище.

Москалев достает из своего досье карточку с выпиской из журнала "Нэшнл джиогрэфик" и читает:
"...Типичный базальтовый ландшафт выглядит довольно уныло: монотонные поля бурых подушек разбиты трещинами, и не всегда увидишь живое существо. Но здесь мы оказались в сказочном оазисе. Рифы из мидий, целые поля гигантских двустворок, огромные розовые рыбы, казалось, купались в мерцающей воде. Пять часов на дне мы провели в состоянии, близком к помешательству..."

Так они описывали первые в истории науки наблюдения необычного для больших глубин богатства жизни. А "мерцающая вода", к примеру, не оптический обман - исследователи видели огромное скопление микроорганизмов.

Вот с этого-то погружения и начался настоящий биологический бум. Ученые не сомневались - сделано крупнейшее открытие XX века в области биологии. Дальнейшие исследования гидротерм принесли новые неожиданности. Обнаружено неизвестное науке животное - вестиментифера. Кроме того, американцы утверждали, что в горячей воде "курильщиков" им удалось найти микроорганизмы. Микробы, способные свободно жить при температуре 350 градусов? Это было невероятно...



Моментально устарели все классические учебники по биологии. Многое пришлось переосмысливать. Перед учеными открылась тайна, которая задала им новые загадки...

А Москалеву в экспедиции определенно не везло. Его коллега по лаборатории Сергей Галкин на горе Осевой несколько раз выходил в "Пайсисе" на гидротермы, видел вестиментифер. А все погружения Москалева оказывались безуспешными. И когда экспедиция уже заканчивалась в Калифорнийском заливе, научный руководитель А. П. Лисицын дал "добро" на последнее погружение с наблюдателем-биологом.

Это была и последняя попытка Москалева избежать "счастья" видеть образцы нового только на палубе судна.

И когда они с пилотом Владимиром Кузиным достигли дна залива, первое, что четко увидел Москалев, был муар активного сочения теплой воды со дна, вокруг которого располагался ковер бактерий (эти образования так и назвали: "бактериальные маты"). Он понял, что наконец попал в цель.
- Что ж ты молчишь? - спросил его Кузин.
- Вова, боюсь сглазить,- несвойственным для него тихим голосом ответил Москалев.
- Не бойся, мы там, где нужно, -успокоил его Кузин, потому что хорошо видел на экране гидролокатора впереди по курсу конус "курильщика".

Через несколько минут подводный аппарат едва не уперся в гигантское сооружение, круто уходившее вверх и густо покрытое разнообразными животными. Самыми многочисленными были вестиментиферы. Эти животные, внешне похожие на длинные обрезки резинового шланга, одним концом воткнутые в дно, усеяли породу так густо, что образовали густые заросли. Кузин запустил клешню манипулятора в эти заросли и пошевелил - из них выскочила рыба. Чего там только не было: маленькие белые и огромные красные крабы, зеленые актинии и черви!

Итак, впервые советские биологи смогли увидеть затерянный в океане мир "бешеного обилия жизни", как выразился Москалев.

Животный мир гидротермальных оазисов глубоко эндемичен, то есть большинство видов животных нигде более не встречаются! Особенно благоприятно здесь чувствуют себя микроорганизмы - они или толстым ковром покрывают породы, или образуют густой бактериальный "суп" у самого дна, или ватными комками опутывают "кусты" вестиментифер.



Как могла так бурно развиваться жизнь на глубинах более двух километров, куда не может проникнуть ни один квант солнечного света, где очень мало кислорода?

- А дело в том,- пояснил Лев Иванович,- что бактерии здесь совершенно необычны они хемо-лито-автотрофны! Объясняю популярно. Бактерии используют в качестве энергии для под держания жизни не свет, а химические реакции - то есть они хемотрофы. Они используют для питания не органические соединения, а химические неорганические вещества - то есть они литотрофы. Все органические соединения для. компонентов клетки бактерии синтезируют внутри себя - то есть они автотрофы.

И вот все эти необычные свойства жизненных проявлений сконцентрировались в глубоководных формах микроорганизмов. Еще несколько лет назад никто из биологов не сомневался, что жизнь без Солнца невозможна. Обнаружение глубоководных бактерий, которым свет не нужен, которые развиваются за счет тепла, высокой концентрации химических элементов и некоторых газов подводных источников, перевернуло прежние представления.

Нужен ли им кислород?
- Многие виды животных и микро организмов здесь все-таки "дышат" кислородом,- говорит Москалев.- Но есть и такие, которым он не нужен, способные жить в без кислородной среде - анаэробно. Они используют для "дыхания" сероводород...

И дальше в рассказе ученого началась поистине научная фантастика. Он говорил о том, о чем знают еще не все биологи, употреблял термины, появившиеся в научных публикациях, еще пахнущих типографской краской. Речь пошла об истоках жизни на Земле. В науке существует несколько предположений и гипотез: одни ученые связывают возникновение жизни с условиями хорошо прогретого морского мелководья, другие говорят о роли вулканов и электрических разрядов молний, есть даже предположения, что жизнь на нашу планету принесена метеоритами. И вот появилась и еще даже не оформилась новая гипотеза: жизнь началась в глубинах океана.

На такое предположение наталкивают и недавние работы датского ученого Тома Фенчеля, на которые поначалу не обратили внимания. Он нашел буквально под ногами, в прибрежных илистых осадках на глубине чуть более пяти сантиметров, огромное разнообразие многоклеточных животных, живущих... в сероводородной среде. И стало очевидно, что животный мир на Земле делится на две части: одна дышит кислородом (оксибиос), другая - сероводородом (тиобиос). Не исключено, что именно с сероводородных бактерий когда-то началась эволюция многоклеточных животных...



- Идея происхождения жизни через сульфидный биом представляется мне убедительной,- говорит Москалев.- Во всяком случае, сероводородные бактерии - древнейшая форма жизни на планете, развивавшаяся параллельно и независимо от кислородной жизни. Это новая научная проблема, которая нуждается в глубоком научном исследовании...

- Вы говорите о микроорганизмах - а как же знаменитые вестиментиферы?-
перебиваю ученого.

- Все начиналось с бактерий,- улыбнулся в ответ Москалев.- А что касается вестиментифер, это действии тельно наиболее сенсационное открытие последнего времени в зоологии! Ради них мы и опускались к гидротермам во время экспедиции.

Биологи привезли богатейший улов: первую в советской науке коллекцию вестиментифер. Американские ученые считают их новым типом животных. Чем же они необычны? Эволюция природы создала животных, которые не имеют рта, желудочно-кишечного тракта и обычной пищеварительной системы. Они живут за счет симбиоза с сероводородными бактериями, которые живут... внутри каждой клетки вестиментифер. Бактерии перерабатывают сероводород в органические соединения, нужные для жизни животного.

Сероводород поступает к бактериям вместе с кровью ярко-красного цвета, которая одновременно питает все клетки животного кислородом. То есть кровь вестиментифер насыщена гемоглобином.

По рассказам океанологов художник Д. Васильев представил себе, как выглядит участок поднимающихся над осадками вершин "черных курильщиков". Над одним из них парит подводный аппарат "Пайсис".

Тело животного упрятано в гибкую хитиноподобную трубку, в некоторых случаях достигающую длины почти трех метров и диаметра до четырех сантиметров. Один конец трубки прикреплен ко дну, а из другого выступают щупальца (вестиментум), которые представляют собой своего рода насосы, перекачивающие морскую воду внутрь тела для получения из нее кислорода и сероводорода...

- Как и бактерии этого "антимира", вестиментиферы, казалось бы, тоже хемолитоавтотрофны,- говорит в заключение Лев Иванович Москалев.- Но в действительности они получают органику от бактерий, которые живут внутри них. Изучение этих форм жизни только начинается. И как знать, может быть, завтра нас ожидают новые неожиданные открытия...

Без преувеличения можно сказать, что десять лет назад, когда исследователи впервые столкнулись с необычайно мощной и разнообразной жизнью в глубинах океана на Галапагосском рифте, в биологической науке начался новый этап. Нелишне вспомнить об одном случайном, но глубоко символичном совпадении. Именно здесь, на Галапагосских островах, полтора века назад во время экспедиции на "Бигле" Чарльз Дарвин впервые пришел к выводу о происхождении видов животных путем естественного отбора, здесь Дарвин стал великим Дарвиным, а в естествознании началась новая эпоха.