Книга 100 великих тайн океана - Анатолий Бернацкий

Свою активность грязевые вулканы обычно демонстрируют на суше, однако случаются и на морском дне. Так, по сообщениям прессы, 4 июня 2008 года свидетелями извержения подобного вулкана стали тысячи отдыхавших на берегу Азовского моря. В 150 метрах от берега внезапно проснулся подводный грязевой вулкан. Извержение продолжалось несколько дней, высота вулканических выбросов достигала 10 метров. В результате в море образовался небольшой остров.

Грязевой вулкан Хакон Мосбю

Но, пожалуй, больше всего подводных грязевых вулканов находится в Каспийском море: здесь с помощью различных методов исследования морского дна было выявлено более 136 грязевулканических структур.

На дне Черного и Средиземного морей, исследованных менее досконально, обнаружено 25 и 16 грязевых вулканов соответственно.

Довольно широко подводные вулканы распространены на шельфах океанов и внешних морей. Их присутствие установлено в пределах западного и восточного тихоокеанского побережий, на шельфах Атлантического океана, Норвежского и Баренцева морей. Ученые долгое время сомневались, что грязевые вулканы могут находиться и в Арктике. Однако когда произвели съемку морского дна, сомнения в том отпали. Самый крупный из грязевых вулканов, глубиной 15–20 метров и кратером шириной 700 метров, был обнаружен в районе острова Медвежий.

Помимо того что морские грязевые вулканы любопытны с чисто научной точки зрения, их изучение представляет и немалый практический интерес. Например, в качестве важных источников атмосферного и гидросферного метана.

Однако вклад подводных грязевых вулканов в общий баланс этого парникового газа количественно оценить пока не удается: слишком мало еще собрано сведений об этих странных геологических образованиях. В частности, неизвестно, какую роль в круговороте играют окисляющие метан микроорганизмы, во множестве обитающие в окрестностях таких вулканов.

Чтобы разобраться в этом вопросе, группа немецких и французских микробиологов, океанографов и генетиков исследовала микробное сообщество крупного подводного грязевого вулкана Хакон Мосбю, расположенного в Баренцевом море на глубине 1250 метров.

Вулкан, представляющий собой округлое образование диаметром около километра и высотой около 10 метров, выделяет в воду большие количества грязи и газов, среди которых более 99 % составляет метан. Вся эта масса поступает из земных недр по каналу, уходящему в глубину на 2–3 километра. Исследователи проанализировали пробы, взятые из трех четко различающихся концентрических участков, заселенных примитивными организмами (в частности, бактериями и некоторыми червями): из центра вулкана, где видимые признаки жизни отсутствуют, из зоны бактериальных матов, где преобладает нитчатая бактерия, окисляющая сульфиды при помощи кислорода до серы или сульфатов, и из зоны массовых поселений кольчатых червей сибоглинид, живущих в трубках.

В результате проведенных исследований ученые выяснили, что все эти три сообщества, по-видимому, не справляются с переработкой даже половины метана, выбрасываемого вулканом. По расчетам исследователей, «центральное» сообщество аэробных микроорганизмов утилизирует 3,2 тонны метана в год, уникальное сообщество зоны бактериальных матов – около 30 тонн, сообщество зоны червей – около 50 тонн. Вулкан же выбрасывает от 200 до 650 тонн метана в год.

Сообщества микроорганизмов, существующие вблизи других изученных подводных источников метана, работают намного эффективнее. Низкая эффективность сообщества грязевого вулкана объясняется дефицитом окислителей. А это, в свою очередь, обусловлено химическими и гидрологическими особенностями столь необычного биотопа.

Большие количества холодных растворов, насыщенных метаном и лишенных кислорода и сульфатов, просачиваются здесь из морского дна на огромной территории, препятствуя проникновению окислителей из вышележащих слоев воды.

«Черные курильщики»

Когда ученые с помощью глубоководных исследовательских батискафов стали активно изучать дно Мирового океана, помимо гигантских трещин в земной коре, высоких горных хребтов, вулканов и необычных лавовых образований они обнаружили и своеобразные подводные гейзеры. Ими оказались горячие источники вдоль границ раздвигания дна, или спрединга.

Подводные гейзеры, которые называют «черными курильщиками»

Впервые подобные образования были выявлены на дне Красного моря, а затем их стали находить и в других районах Мирового океана.

Эти горячие источники, называемые также «черными курильщиками» и «белыми курильщиками», выбрасывают горячую воду из отверстий на дне океана. Вода в черном источнике имеет температуру не менее 350° С. Она настолько горячая, что может расплавить даже пластмассовые стержни, на которых держатся термометры океанографов. В белом же источнике вода немного холоднее.

Горячие источники находятся на глубине около 2500 метров ниже поверхности океана. Из-за наличия на таких глубинах высокого давления вода в них не кипит.

Геологи считают, что горячие источники образуются в результате попадания холодной воды океана в земную кору, где она нагревается поднимающейся из мантии магмой. Когда же горячая вода из «курильщиков» попадает в холодные придонные слои океана, то существенно охлаждается. И по мере охлаждения из нее выделяются минералы, которые и осаждаются вокруг отверстий в виде структур, напоминающих дымоходы. Они представляют собой холмы ценных минеральных отложений средней высотой до 10 метров.

14 марта 1991 года на Восточно-Тихоокеанский хребет опустился американский глубоководный аппарат «Алвин»: в этом районе происходило активное движение плит земной коры, и за счет их вулканической деятельности рельеф океанского дна постоянно менялся. И в тот же день в ярком свете прожекторов ученым открылась нерадостная картина недавней катастрофы: вокруг чернели потоки свежей лавы. Некоторые из них успели расколоться и устилали дно подобно осколкам разбитого черного стекла. Из образовавшихся в морском дне щелей-рифтов вырывались струи горячей, «дымящейся» жидкости.

Во время повторного погружения, которое состоялось в марте следующего, 1992 года, ученые увидели, что на месте отдельных расщелин появились минеральные конусовидные кратеры, «дымящие» темными гидротермальными водами. Именно эти дымящиеся трубы, достигающие высоты в 20 и более метров, и были названы «черными курильщиками».

Кстати, некоторые из «курильщиков», обнаруженных исследователями в Калифорнийском заливе с борта глубоководного аппарата «Пайсис», имели высоту более 100 метров.

Роль «черных курильщиков» в жизни океана огромна. Дело в том, что именно взаимодействие морской воды с извергающимися вулканическими породами при температурах, близких к 400 градусам, создает мощный, постоянно обновляемый поток химических элементов и их соединений, вливающийся в океанские воды.