100 великих тайн Земли - Александр Волков

Глубина 2500 метров. Температура воды 2 °C. Над многочисленными коническими холмами, напоминающими фабричные трубы, поднимаются клубы темного дыма. Из расселин вырываются струи горячей воды. Всюду царит необычное оживление. Колонии странных животных усеивают эти холмы.

Черный курильщик

Как же возникли подобные геологические образования? Часто ли они встречаются? И что за таинственные печи работают в недрах Земли? Как они устроены?

Теперь мы знаем, что речь идет о своего рода подводных гейзерах. Их можно встретить главным образом в окрестностях срединно-океанических хребтов – там, где из недр Земли изливается горячая магма и возникают новые участки морского дна. Ведь этот процесс протекает неравномерно, рывками, поэтому кора растрескивается. Сквозь трещины в глубь Земли просачивается морская вода, проникая в недра почти на полтора километра и смешиваясь с раскаленными горными породами или даже жидкой магмой. Находясь под огромным давлением, эта вода не выкипает мгновенно, а по-прежнему пребывает в жидком состоянии. В ней растворяются минеральные вещества и металлы. Потом, сквозь другие трещины и расселины, эта перегретая вода вновь изливается на поверхность, будучи разогрета до температуры свыше 400 °C. Самыми горячими известными нам источниками являются Two Boats и Sister Peaks , расположенные в Атлантическом океане, в районе срединного хребта, на глубине 3000 метров. Температура воды, изливающейся здесь, достигает 464 °C. При встрече с обычной морской водой эта перегретая вода мгновенно остывает. Растворенные в ней вещества выпадают в осадок. Со временем вокруг подобных расселин образуются громадные наросты – холмы, «трубы». Черную окраску им придают сульфиды меди, цинка и железа, вымываемые водой из подземных кладовых. С недавних пор известны и белые курильщики: здесь горячие источники выносят на поверхность барий, кальций и силикаты.

Черные курильщики очень широко распространены. Обычно они расположены большими группами – как гейзеры в Йеллоустонском парке. Высота холмов, нарастающих над этими гейзерами, составляет в среднем от 20 до 25 метров, но известны и холмы высотой около 60 метров. В последние десятилетия ученые обнаружили в разных районах Мирового океана сотни полей, где высятся многочисленные черные курильщики. Но, как предполагается, 99 % их пока еще не открыты.

Чем пристальнее ученые исследуют мир черных курильщиков, тем больше удивительных находок они делают. Похоже, эти причудливые образования играют куда более важную роль в жизни океана и всей нашей планеты, нежели считалось поначалу.

По оценке исследователей, треть всего тепла, получаемого Мировым океаном, дают черные курильщики. Они – естественные обогреватели морских просторов. Во многом от них зависит и химическое равновесие в глубинах морей. Геохимики подсчитали, что за 6—8 миллионов лет вся вода Мирового океана рано или поздно будет подвергнута геотермальному обогреву и обогащению ценными минеральными веществами. До сих пор полагали, что морская вода пополняется ими только за счет рек.

Долгое время ученые думали, что в глубинах океана царят холод и мрак. Там могут выжить лишь отдельные, экзотические виды животных. С открытием черных курильщиков наши представления о глубоководном мире разительно изменились. Перед глазами исследователей предстал причудливый калейдоскоп странных существ. Красочные черви самых разных размеров обвивали эти подводные холмы, крохотные рачки ползали по беловатой пыли, которая на самом деле была месивом из миллиардов мельчайших бактерий.

Открытие этих «оазисов жизни», расположенных на дне океана, стало не только полной неожиданностью; оно противоречило всем нашим прежним представлениям. До этого считалось, что жизнь не может существовать в кромешном мраке. Так, на суше в основе всех пищевых цепей пребывают растения, которые путем фотосинтеза преобразуют свет в органические вещества. Очевидно, то же самое должно происходить и в морях. В глубоководной части океана могут обитать только отдельные, самые примитивные формы животных, которые питаются веществами, проникающими сюда из верхних, хорошо освещенных слоев воды. Как же выживают эти странные сообщества, поселившиеся в окрестностях черных курильщиков?

Как выяснилось, основу пищевых цепей здесь составляют многочисленные серобактерии. В отличие от растений им не нужен солнечный свет. Для них источниками энергии являются любые соединения серы или же молекулярная сера.

Большинство обитателей этих экосистем не довольствуется простым поглощением бактерий; они заставляют их работать на себя – практикуют симбиоз. Серобактерии поселяются на раковинах моллюсков и в организмах червей. Здесь они находятся в безопасности, а их хозяева взамен получают сахара и другие энергетические соединения.

Биологи отмечают, что условия, царящие в окрестностях подводных гейзеров, напоминают те условия, что сложились на нашей планете около 4 миллиардов лет назад, когда зародилась жизнь. Может быть, это знаменательное событие произошло именно в окрестностях подводных гейзеров? И древнейшие организмы, появившиеся на Земле, напоминали те самые бактерии и архебактерии, что и сегодня можно встретить в глубине океана – близ черных курильщиков?

В то время Земля казалась планетой, менее всего приспособленной для жизни. Под мрачным небосводом, затянутым пеленой испарений, простирался бескрайний океан. Его глубина достигала 10 километров. Лишь отдельные островки вулканов возвышались над водой, по которой перекатывались громадные волны. Луна тогда была гораздо ближе к Земле, чем теперь, а потому сила ее притяжения порождала особенно высокие приливные волны. На нашу планету с пугающей частотой обрушивались метеориты, а космическое излучение, проникавшее к ее поверхности, было губительно для любых живых организмов, которые могли здесь возникнуть. Единственным уголком на Земле, где сложились нормальные условия для развития жизни, было в то время дно океана.

Так что черные курильщики вполне могли стать инкубаторами жизни. Они хранят еще и много других, не разгаданных пока тайн. Например, геологов удивляет, почему в одних районах срединно-океанических хребтов эти гидротермальные источники есть, в других – их нет. Непонятно и почему химический состав воды, выбрасываемой тем или иным источником, может полностью поменяться в течение нескольких дней.

Свои вопросы накопились и у биологов. Обычно подводные гейзеры сохраняют активность на протяжении двух десятилетий. Потом расселины, из которых изливалась горячая вода, окончательно забиваются минеральными веществами, выпадающими в осадок, и источник стихает. Пока еще ученые не могут уверенно сказать, что происходит с животными, населявшими этот необычный биотоп, – все ли они гибнут, или же кому-то из них удается переселиться к одному из соседних источников, – и как в таком случае они отыскивают к нему путь. Может быть, течение переносит туда отложенные ими яйца? И как только те окажутся в теплой воде, из них проклевываются личинки? А может быть, они и сами перебираются туда?

Метановые льды сулят безбедные времена?

Запасы энергоресурсов на нашей планете велики, даже если не принимать во внимание нефть или каменный уголь. Обширные месторождения гидрата метана, или метанового льда, покрывают морское дно, покоятся среди многолетней мерзлоты. Если удастся их освоить, то человечество будет обеспечено энергией на многие десятилетия, может быть, даже на столетия вперед, считают экономисты.

Метановый лед станет топливом завтрашнего дня, когда традиционные ресурсы начнут иссякать. Пока же в его промышленной добыче заинтересованы лишь отдельные страны, практически не располагающие нефтью или газом, например Япония. Но так ли доступен этот новый источник энергии? Не лопнет ли мечта о нем, как мыльный пузырь, как те метановые пузырьки, что непрестанно всплывают с морского дна, чтобы вмиг раствориться в воде или рассеяться в воздухе?

Споры об энергетике будущего продолжаются, а потому тем более важноизучить метановый лед, понять, как он образуется и какие проблемы могут возникнуть при разработке его запасов. По всему видно, что воспользоваться ничейными богатствами будет отнюдь не так просто.

Гидрат метан выглядит как обычный лед, запорошенный снегом. Он представляет собой соединение воды и метана, которое образуется лишь при температуре от 2 до 4 °С и давлении не менее 20 атмосфер. Вот почему его месторождения находятся либо в полярных областях, либо в глубинах океана. Нередко его называют горючим льдом, ведь, если поднести спичку к этому беловатому комку, он вспыхнет. Загорится газ, заключенный в водяном льде.

Если поднести спичку к комку метанового льда, он вспыхнет