Журнал "Вокруг Света" №10  за 1997 год

Загадки, гипотезы, открытия: Черные дымы на дне океана

Сегодня в Мировом океане открыто более тридцати районов с гидротермальными полями. Российские ученые, погружаясь на глубоководных обитаемых аппаратах «Мир-1» и «Мир-2», «Пайсис-7» и «Пайсис-11», работали на четырнадцати из них. В итоге нам удалось не только доказать, но и показать, что громадные океанские глубины — не мертвая зона, там кипит жизнь. Да еще как!

«Глубина 3710 метров. Сели на дно, на склон лавовой постройки. Сейчас определим координаты и начнем поиск гидротермы...» Эти слова я передаю по подводной гидроакустической связи или... попросту говоря, подводному телефону. В ответ слышу короткое: «Понял, работайте». Это ответ с поверхности океана, с борта научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш». В глубоководном обитаемом аппарате «Мир-1» экипаж в составе: научный наблюдатель — геолог Георгий Черкашев, борт-инженер Анатолий Благодарев и я — командир.

Итак, что же мы ищем на четырехкилометровой глубине? Крохотный участок дна, где происходят совершенно необыкновенные вещи: из жерл толстых труб извергается настоящий черный дым, стремительным потоком поднимающийся на несколько десятков метров. Это и есть гидротерма. Измерения в самом жерле показывают, что температура выносимой из недр Земли массы достигает 350-400 градусов по Цельсию. Эта разогретая масса, представляющая собой гидротермальный флюид с высоким содержанием различных металлов и химических элементов, попадая в холодное придонное пространство, охлаждается. Содержащиеся в ней тяжелые частицы оседают на дно, образуя сначала небольшие холмики, а затем настоящие гидротермальные горы, сложенные сотнями тысяч тонн полиметаллических руд. Это явление можно назвать естественной плавкой полиметаллической руды на больших глубинах...

Идем вверх по склону небольшого холма, сложенного причудливыми лавовыми излияниями: шарообразными глыбами, длинными трубами, разветвляющимися на множество мелких отростков. Такие формы расплавленная лава принимает под действием холодной придонной воды. Миновали вершину этого небольшого вулканчика.

— Пока никаких признаков гидротермы. — говорит Георгий. — Неужели опять не найдем?..

Спускаемся по склону лавовой надстройки в ложбину. И вдруг...

— Стой! — кричит Георгий.

Вот оно — то, ради чего мы сюда стремились: первый черный дымок, просачивающийся сквозь осадок на вершине маленького холмика. Вывожу манипулятор — и разрушаю вершину холмика. Черный дым устремляется вверх стремительным потоком, заслоняя нам обзор. Аппарат погружается во тьму, несмотря на то, что внешние светильники включены. По-видимому, мы снесли «крышку», удерживавшую черный дым под плотной коркой осадка. Проходим немного вперед, выходим из кромешной тьмы и упираемся в склон, сплошь покрытый креветками, образующими как бы живой ковер. Черные дымы пробиваются сквозь это колышащееся покрытие... Все настолько динамично и непривычно для глаза, что создается впечатление одной шальной круговерти: все дымит, бурлит, колышется... Даже не верится, что это происходит на глубине 3700 метров. Анатолий Благодарев щелкает тумблерами и кнопками, фиксируя это кипение жизни на видеомагнитофон и фотопленку.

Позже из разных мест на вершине холма мы наберем полный бункер разноцветных образцов. А когда всплывем, они заиграют на солнце, как самоцветы... Пока же беру в манипулятор сачок и пытаюсь загрести с поверхности дна образцы животных. Креветки тут же взмывают со дна и образуют вокруг аппарата густую живую массу.

— Настоящий креветочный суп, — подмечает Анатолий Благодарев.

Заворачиваю сетку вокруг рамки сачка и укладываю его в бункер. Потом на поверхности мой друг биолог Лев Москалев скажет: «Поймали двадцать экземпляров креветок! Немного, но и немало!» Значит, для детального изучения в лабораторных условиях достаточно.

Это было в 1988 году, а в 1991-м и 1994-м, когда мы снова будем работать здесь, наберем уже сотни креветок. Поднимем и недостающие два вида и еще два принципиально новых для науки. Но эти первые двадцать очень важны...

Подвсплываем немного вверх, продвигаемся вперед и наталкиваемся на сплошную дымовую завесу. Это — вершина холма. Оттуда торчат несколько полых трубковидных наростов, из которых под большим давлением вырывается черный дым. Беру в манипулятор длинную металлическую трубку с вмонтированным датчиком температуры и подношу к жерлу одного из отростков. На табло монитора высвечиваются цифры: +338 градусов. Здесь нужно быть аккуратным. Ведь если дымовая струя попадет из трубы на пластиковый иллюминатор, тот может расплавиться. Спустя несколько часов, уже на поверхности, мы обнаружим, что ограждение левого бокового двигателя аппарата, сделанное из твердого пластика, действительно обожжено и местами даже обуглилось. Значит, все же зацепили левым бортом горячую струю дыма.

Смотрю на часы: два ночи. С поверхности мы ушли в 10 утра — и до сих пор даже не вспомнили о еде, хотя она у нас под боком, вернее, под лежаками. Но происходящее вокруг настолько захватило наше воображение, что мы забыли обо всем на свете... Но вот на экране монитора видно, как по мере удаления от источника быстро меняется температура среды. Вот уже вода стала совсем прозрачной, и температура, остановившись на отметке полтора градуса, уже практически не меняется...

Закончилось мое первое погружение на настоящее действующее гидротермальное поле. Впереди предстоит еще много работы в различных гидротермальных районах Мирового океана.

Разумеется, мы не первооткрыватели гидротермали: первое в мире гидротермальное поле обнаружили в 1977 году американские исследователи — в районе Галапагосского рифа. Да и этот участок океанского дна — так называемый Трансатлантический геотраверз (ТАГ), на который мы только что погружались, также открыт американцами в 1985 году. Но тем и хороши эти оазисы на дне океана, что, несмотря на уже проведенные там исследования, они продолжают хранить множество тайн. И каждое следующее погружение приносит новые данные, а порой и открытия...

В феврале 1995 года «Академик Мстислав Келдыш» с аппаратами «Мир» на борту работал в 250 милях от недавно обнаруженного гидротермального поля. Мы вели подводно-поисковые работы при участии одной английской фирмы. После завершения очередного этапа работ на полигоне мы решили отступить от намеченной научной программы рейса и «сбегать» в район новой гидротермы. Переход занял около суток. При подходе к району мы увидели на горизонте белый пароход. Оказалось, это «Профессор Логачев» — ученые из Севморгеологии вернулись сюда, чтобы продолжить свои исследования.

Ночью ставим на дно гидроакустические маяки — подводные ориентиры для аппаратов «Мир». И уже на следующее утро — 23 февраля 1995 года — начинаем погружения с двумя аппаратами. Работаем в два экипажа: наблюдатель — геолог Юрий Богданов, борт-инженер Дмитрий Войтов и я — командир («Мир-1»); наблюдатель Александр Ашадзе (Сев-моргеология), борт-инженер Алексей Федотов и командир Евгений Черняев («Мир-2»).

«Мир-1», стойте на месте. Мы сзади вас. Снимаем ваш аппарат на видео. Сейчас зайдем с другой стороны и сядем напротив», — раздается по подводной связи возбужденный голос командира аппарата «Мир-2» Жени Черняева.

Конечно, приятно услышать родной голос на дне океана... Выключаем внешнее освещение и видим, как движется свет от второго аппарата, а затем «Мир-2» садится напротив нас по другую сторону воронки, так что мы видим только его часть и светильники, мелькающие сквозь струящиеся потоки черного дыма. Наблюдатели обмениваются мнениями по поводу того, что происходит на дне, затем мы желаем друг другу удачи, — и аппараты расходятся в разные стороны. Поднимаемся вверх по склону. Вдруг перед нами открывается необычное зрелище: весь склон усыпан крупными створками раковин длиной 10-12 сантиметров.

— Это створки мидий, — определяет Богданов. — Возможно, дальше увидим и живых.

Ждать долго не пришлось. На глубине 2940 метров выходим на гидротермальную трубу высотой около трех метров, из которой бьет столб черного дыма — прямо вверх.

— Вот это уже классика, — заключает Богданов, давая понять, что это классический источник с нормальным, более легким, чем мы наблюдали ранее, флюидом. Поверхность трубы «курильщика» сплошь покрыта цепкими мидиями, да и креветок насчитывается десяток экземпляров. Вокруг источника на дне наблюдаются поселения голубых актиний небольшого размера — 3-4 сантиметра, однако плотность самой колонии невелика. И небольшие размеры трубы, и отсутствие мощных построек, и сравнительно небогатый животный мир — все говорит о том, что это гидротермальное поле довольно молодое: ему, очевидно, всего лишь несколько лет.

Аппарат «Мир-2» сидит напротив нас, по ту сторону трубы, извергающей черный дым. Он оборудован специальным всасывающим устройством — «слэп-ганом». Наблюдаем, как Женя Черняев выводит манипулятор с широкой пластиковой трубкой, включает всасывающую помпу, и видим, как в трубку залетают креветки, рак мунидопсис, мидии — очень ценный научный материал для лабораторного анализа.

Вторая «наша» гидротерма была совершенно не похожа на первую, не только потому, что она находится на расстоянии двух десятков тысяч километров от нее, но и по своей природе. Это — подводный вулкан Пийпа в Беринговом море, названный так по фамилии известного российского вулканолога. Мы спускались туда в 1990 году — в 22-м рейсе «Келдыша».

О том, что здесь могут быть гидротермальные излияния на дне, впервые узнали ученые Института вулканологии на Камчатке: это они обнаружили в этом районе высокие температурные аномалии, а также подняли с океанского дна образцы гидротермально измененных пород. В 1990 году здесь же мы совершили 17 погружений на аппаратах «Мир» и два из них были посвящены изучению гидротермальных источников. Первое погружение проводил экипаж в составе: научный наблюдатель — биолог Лев Москалев, борт-инженер Дмитрий Васильев и я — командир аппарата.

В семь часов утра делаем последние предстартовые проверки готовности аппарата, загружаем обитаемую сферу всем необходимым: видеокассетами, теплыми вещами, термосами с чаем, коробочками с бутербродами — и в девять утра экипаж занимает место в аппарате.

Закрываю люк, предварительно обработанный специальной смазкой, и начинается спуск аппарата с борта судна на воду. Боцман Юрий Дудинский сосредоточенно управляет ручками крана-подъемника и слушает по радиосвязи команды старшего помощника капитана Андрея Титова. Матросы держат оттяжки, руками регулируя их натяжение так, чтобы аппарат при выводе за борт не разворачивался и оставался в заданном положении относительно судна. И вот мы уже касаемся днищем морской поверхности...

Постепенно меркнет дневной свет за иллюминаторами, и мы погружаемся в полную темноту. Включаем забортные осветители и наблюдаем в иллюминаторах уходящие наверх частицы планктона... Горят индикаторные лампочки на панелях, мерно щелкает излучатель эхолота — на его экране мы увидим, как будем приближаться ко дну. Что же нас ждет там? Ведь мы будем первыми, кому предстоит увидеть проявления гидротермальной активности в этом районе.

...Аппарат садится на дно на глубине 750 метров.

«Сели на пологий склон, сложенный вулканическими породами. Наблюдается большая плотность колоний губок. Начинаем движение вверх по склону», — сообщаю на борт судна.

«Сначала обследуем северную вершину вулкана, на которой вулканологи нашли аномалии, а если останется время, сбегаем на южную», — уточняет наш наблюдатель.

Вулкан Пийпа имеет две вершины, находящиеся в километре друг от друга. Но для нас это не расстояние. По ходу движения аппарата Лев Москалев называет виды встречающихся животных, определяет на вскидку плотность их колоний. Наряду с губками попадаются альционарии, актинии, отдельные экземпляры рыб. Выходим на пологий участок, покрытый белым налетом. Такое впечатление, будто недавно здесь прошел снег и припорошил землю тонким слоем.

— Бактериальные маты, — поясняет Лев Иванович. — Это бактерии образуют такие обширные поселения, подобно тому, как люди строят различные населенные пункты. А эти колонии здесь не просто так — это явный признак того, что где-то рядом гидротермальный источник.

Поднимаемся еще выше и на глубине 400 метров выходим к уступу высотой три-четыре метра, сплошь покрытому бактериальными матами — здесь они уже напоминают белое полотно, местами как будто разорванное на лоскуты. К белому фону добавились желтые и оранжевые оттенки, а площадь дна, покрытая этой своеобразной живой тканью, составляет около ста квадратных метров. Проходим вдоль уступа и видим первый гидротермальный источник — зияющий проем площадью в половину квадратного метра, откуда извергается вертикально поток горячего флюида. Рваные куски бактериальных матов, словно обрывки материи длиной 20-50 сантиметров, свисают сверху и колышатся в горячих струях флюида...

Мы, все трое, прильнули к иллюминаторам и, не отрываясь, любуемся этим необычным зрелищем. Мне это напомнило костер, на который можно смотреть часами, наблюдая самые причудливые формы пламени и не замечая времени... Белые, ярко-желтые, оранжевые, серые обрывки бактериальных матов развеваются в бьющем из недр флюиде, раскачиваясь из стороны в сторону, вперед-назад, вверх-вниз, стремясь оторваться и улететь вместе с потоком горячего вещества...

Но время погружения не бесконечно, к тому же впереди возможны другие сюрпризы. Мы движемся дальше — вверх по склону. И сразу же натыкаемся на широкую полосу донной поверхности, сплошь покрытую ковром из мелких красных актиний...

— Это тоже неспроста! — восклицает Лев, давая понять, что такая высокая плотность колоний может быть только следствием воздействия гидротермальных излияний.

На глубине 380 метров сплошной ковер из актиний сменяется совершенно белым, как будто меловым налетом, на котором уже не видно ни одного живого существа. Совершенно ясно: это — мертвая поверхность, а не бактериальные маты. Проходим еще несколько метров и видим белую трубу высотой полтора метра, из которой, словно из газовой горелки, под большим напором бьет белая струя. Ввожу в жерло трубы температурный зонд, на экране монитора высвечивается цифра +110 градусов.

Позже на борту судна будет сделан анализ геологических образцов, отобранных около «белого курильщика». Результаты покажут, что здесь превалируют химические соединения кальция и бария, которые и покрывают поверхность дна вокруг источника.

У подножия трубы наблюдается обильное выделение пузырьков газа.

— Здесь должен быть метан, — говорит Лев Иванович. — А если есть метан, то, возможно, будут и калиптогены, хотя в таких северных широтах его пока никто не находил.

Наш наблюдатель оказался прав: при проведении обследования второй, южной вершины вулкана Пийпа, которое производилось в том же погружении, мы обнаружили поселения двустворчатых моллюсков — калиптоген; они селились вдоль трещин, присыпанных слоем зеленовато-серого осадка. Причем в этом месте никаких активных гидротермальных излияний визуально не наблюдалось...

Погружение аппарата «Мир-2» происходит у берегов Калифорнии и обеспечивает его международный экипаж — борт-инженер Андрей Андреев, я — командир и американская ученая из Вудсхольского океанографического института Синди Ли Ван Довер — биолог, известный исследователь гидротерм на дне океана. Впрочем, Синди не только ученая. У нее есть квалификация пилота американского обитаемого аппарата «Алвин», так что она способна оценить по достоинству и научные, и технические возможности наших глубоководных аппаратов.

В 9 часов 30 минут уходим с поверхности, быстро проходим водную толщу со скоростью 30 метров в минуту. Наша американская коллега, прильнув к иллюминатору, постоянно ведет наблюдения и наговаривает на диктофон данные о встречающихся видах животных, примерной плотности планктона на разных глубинах. Ведутся непрерывные измерения параметров окружающей среды, данные записываются в память компьютера. Вся эта информация очень важна для последующего лабораторного анализа.

В 10 часов 40 минут аппарат «Мир-2» мягко садится на дно на глубине 2040 метров, слегка взмутив рыхлый осадок. Проведя первые наблюдения на дне и определив свое место по данным гидроакустической навигации, начинаем движение в сторону гидротермы. Синди просит остановиться и отобрать пробу придонной воды всасывающим устройством.

— Необходимо определить, как далеко распространяется влияние гидротермальных излияний на окружающую среду, — поясняет она.

По навигационным данным мы находимся в 300 метрах от источника, а значит, эту пробу можно считать фоновой. Такие же пробы мы будем отбирать и на расстояниях 200, 100. 50 метров, а затем уже на самом гидротермальном холме и непосредственно в «курильщике». Всасывающий пробоотборник позволяет осуществить отбор шести проб, которые помещаются в отдельные пластиковые стаканы. Вот уже аппарат движется вверх по пологому склону, цвет осадка меняется: на сером фоне появляются желтые и оранжевые пятна, встречаются твердые породы.

— Сульфиды, — замечает Синди. — Мы у подножья гидротермального холма.

Вдруг перед нами вырастает необычная колонна диаметром более метра. Останавливаю аппарат прямо перед колонной — ее цилиндрическая структура прорезана горизонтальными плоскостями. Это глубоководное архитектурное сооружение напоминает высокую стопку тарелок разного диаметра, скрепленных между собой цементным раствором. Разворачиваю боковые двигатели вертикально, включаю малые обороты — и аппарат начинает медленное движение вверх в полуметре от колонны. Широкое основание около двух метров сужается до метра на расстоянии пяти-шести метров от дна, затем колонна увеличивается в диаметре, а верх ее венчает «блюдо» диаметром около двух метров, из которого медленно извергается серовато-белый дым. На этом «блюде» мы наблюдаем поселение необычных животных.

— Помпейские черви, — говорит Синди, — из класса полихет. Они названы так потому, что частицы серы, которые извергаются вместе с дымом, оседают на них, словно пепел при извержении вулкана в Италии, в честь которого и получили название эти животные. Эти трубчатые черви, достигающие в длину 20 сантиметров, начинают развиваться, когда температура гидротермального флюида превосходит 50 градусов.

Проходим несколько метров, крутизна склона резко увеличивается и уже достигает 30 градусов. Аппарат медленно движется в двух метрах от донной поверхности. Подводный горный ландшафт, в общем-то однообразный, нарушает совершенно странное зрелище: перед нами как будто плантация горных тюльпанов. Красные головки необычных животных смотрят на нас из белых трубок своих жилищ. Вывожу манипулятор, пытаюсь взять красную оконечность, но она вдруг исчезает внутри трубки — естественная защитная реакция животного.

— Вестиментиферы рифтии, — поясняет Синди. — Это гигантские погонофоры, достигающие в длину двух метров. Красную окраску придает им кровь. Очень перспективные животные для фармакологии.

Отбираем образцы этих уникальных существ манипулятором и укладываем в бункер. Затем движемся вверх по склону над плантацией вестиментифер, занимающей площадь около 200 квадратных метров. Смотрю на монитор датчика глубины: он показывает, что аппарат «Мир-2» уже взобрался на высоту 35 метров относительно ровного илистого грунта, но вершины гидротермального холма пока не видно. Проходим еще несколько метров и едва не сталкиваемся с горизонтально висящей плитой, из-под которой сплошной стеной вырывается черный дым. Отрабатываю назад кормовым двигателем, принимаю воду в систему тонкой балластировки и сажаю аппарат на грунт. Перед иллюминаторами — сплошная муть... Проходит пять-шесть минут, муть уносится в сторону придонными течениями, и перед нами открывается совершенно фантастическая картина: та же нависшая плита, из-под которой валит черный дым. Только теперь все можно рассмотреть в деталях и сделать измерения.

Беру в манипулятор высокотемпературный зонд и завожу его под нависшую плиту. Плюс 228 градусов! Создается впечатление, что под плитой находится несколько труб: уж очень мощный поток черного дыма. Смешаемся влево и наблюдаем уже четыре горизонтально расположенных плиты, покрытые бактериальными матами: от основной их массы, словно хлопья снега, отрываются клочья и, устремляясь вверх, разносятся веером в разные стороны. Динамика происходящего захватывает и заставляет забыть о времени.

А вот еще одно явление, не менее впечатляющее: под плитами в лучах забортных светильников аппарата «Мир-2» «висит» вода. И ведь это — на глубине около 2000 метров! Это горячая вода устремляется вверх, встречает на своем пути большую горизонтальную плоскость плиты, задерживается под ней, образуя вязкую плотную массу, которая обтекает плиту и медленно рассасывается... Плотная масса и создает впечатление «висящей воды», которую мы назвали глубоководным «висящим озером». Даже наша американка забыла обо всем на свете и с восторгом наблюдает за тем, что происходит снаружи.

— А вы с «Алвина» наблюдали что-нибудь подобное? — спрашиваю я.

— Нет, — следует краткий ответ. Значит, и для нее это в диковинку.

Столь редкое, воистину фантастическое явление, мы, как завороженные, наблюдали три часа кряду. Еще бы — нам первым повезло увидеть такое.

Анатолий Сагалович, доктор технических наук / фото Юрия Володина