Александр Волков - 100 великих тайн Земли

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?

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

Кристаллическая структура этого гидрата своеобразна. Молекулы метана втиснуты в «клетки», составленные из молекул воды. В «клетках» царит невероятная теснота. Подсчитано, что в одном кубическом метре гидрата метана содержится 0,8 кубометра воды и… 164 кубометра метана. При таянии льда весь метан, накопленный в его кристаллах, улетучивается в атмосферу.

Заинтересовались метановым льдом лишь в 1930-х годах, когда выяснилось, что при транспортировке газа в полярных областях трубы замерзают изнутри, в них образуется лед. В 1960-х годах этот необычный лед обнаружили в Сибири и Северной Америке при бурении в зонах многолетней мерзлоты. В 1970-х годах советские ученые отыскали гидрат метана на дне Черного моря, доказав, что подводные месторождения этого вещества, очевидно, широко распространены.

В естественных условиях гидрат метана образуется, прежде всего, на материковых склонах. Здесь много планктона, и при отмирании мельчайших организмов, его составляющих, огромное количество органических материалов оседает на дно океана. Бактерии разлагают органику, и в результате выделяется метан. При определенных давлениях и температурах он «вмерзает в воду». Так разрастаются пласты метанового льда. Они залегают, как правило, на глубине от 400 до 1000 метров – там, где вода очень холодна, а давление высоко. А вот в глубоководной части океана нет залежей гидратов, ведь там мало органики.