Грязевой вулкан в Норвежском море
Одной из разновидностей гидротермальной активности на дне океана являются сочения метана через осадочную толщу. Их называют метановыми сипами. В таких районах нет черных «курильщиков» с излияниями высокотемпературных флюидов, нет буйства креветок или красно-белых полей вестиментифер. Поток метана, как правило, не виден. Он медленно сочится, при этом часто кристаллизуясь и образуя газогидраты в толще осадков и на их поверхности. В поверхностных отложениях происходят активные процессы окисления метана, очевидно, при участии бактерий, что приводит к развитию бентосных симбиотрофных сообществ. Одним из проявлений метановых сипов служат бактериальные маты на поверхности осадка. Фауна холодных метановых сипов не столь разнообразна, как на «горячих полях», и ограничивается лишь несколькими определенными видами животных.
Метановые холодные сипы широко распространены в зонах субдукции и на многих участках дна континентальных морей и океанов. Подсчитано, что потоки метана с активных полей метановых сипов достигают 10 миллионов кубометров в год.
В экспедициях с ГОА «Мир» мы исследовали метановые сипы на вулкане Пийпа в Беринговом море, на Сонорском склоне Калифорнийского залива, в заливе Монтерей (где наблюдали сообщества калиптоген) и, наконец, в Норвежском море, где мы работали на самом мощном метановом сипе – грязевом вулкане Хаакон Мосби – и открыли самый северный из сипов на хребте Вестнеза. Об экспедиции в Норвежское море следует рассказать особо, ибо она была очень интересной и весьма представительной по участию известных ученых и научных организаций различных стран мира.
Экспедиция состоялась в июле 1998 года. На борту судна «Академик Мстислав Келдыш» находились 25 иностранных ученых – из Военно-морской лаборатории США, Научного центра ГЕОМАР (Германия), Университета г. Бергена (Норвегия), Национального географического общества США и других зарубежных организаций. Россию представляли ученые из двух московских Институтов – океанологии и микробиологии РАН, а также Севморгеологии (Санкт-Петербург).
Грязевой вулкан Хаакон Мосби, который находится далеко за полярным кругом, на 72° с. ш., был открыт в 1995 году во время норвежско-американской экспедиции и назван по имени судна-первооткрывателя. В следующем году его исследовали с борта судна «Профессор Логачев» с помощью буксируемого аппарата, оборудованного локатором бокового обзора и фотокамерой, а также пробоотборниками. В этой экспедиции было сделано много фотографий донной поверхности, которые зафиксировали практически сплошной белый покров на больших участках дна. В пробах осадков были обнаружены газогидраты. На этом основании иностранные ученые и наши коллеги из Севморгеологии предположили, что белый покров на дне представляет собой метановые газогидраты. Однако это могли быть и бактериальные маты.
На этот и многие другие вопросы должна была ответить наша экспедиция, в которой глубоководным аппаратам «Мир» предстояло впервые работать в этом районе. Прямые наблюдения через иллюминаторы ГОА, измерения и отбор проб с аппаратов должны были решить вопросы, которые оставались спорными. Предполагалось провести детальный комплекс исследований как с применением «Миров», так и с помощью буксируемого аппарата Севморгеологии и традиционных технических средств измерений и пробоотбора с борта судна.
Перед тем как прийти на Хаакон Мосби, мы посетили два более южных района, в которых, по предположению немецкого ученого Юргена Минерта, тоже должны быть выходы метана. Эти предположения были сделаны на основании данных как сейсмопрофилографа, позволяющего непрерывно, на ходу судна «зарисовывать» строение осадочной толщи, так и локатора бокового обзора. При этом были выявлены именно те структуры, которые обычно встречаются в областях развития метановых аномалий.
Я дважды погружался с Юргеном. Для него это были первые погружения в обитаемом аппарате. Он, конечно, был удивлен возможностями, которые предоставляют эти технические средства. В обоих районах мы прошли с ним около 8 миль под водой, имея точную навигационную привязку по донным маякам. Лишь в одном месте мы обнаружили небольшой холмик высотой 0,5 метра с мертвой ракушей – маленькими створками диаметром 1,5–2 сантиметра. Мы отобрали образцы ракуши и грунта, покопали холмик манипулятором, но никаких признаков сочений и вообще чего-либо живого не нашли. Последующий лабораторный анализ тоже ничего не показал.
Поиск гидротермальных проявлений, особенно практически невидимых – таких, как метановые сипы, которые не имеют явно выраженных холмов и потоков черного дыма, довольно сложен. Они не могут быть обнаружены с помощью локаторов ГОА. Выход на них требует и большого опыта, и большого напряжения, и большого терпения. Это трудная поисково-исследовательская работа. В этом случае работают только глаза человека. Мы проходили милю за милей по совершенно ровному осадку; вдоль и поперек исполосовали, разумеется, тот участок, на котором, по записям профилографа, должно что-то быть. Там оказалось небольшое пологое поднятие высотой около 1 метра и диаметром около 5–6 метров, но без каких бы то ни было внешних признаков жизни: все покрыто таким же слоем осадка, как и окружающее пространство. Вновь порыхлили осадок манипулятором, на всякий случай взяли пробу воды поршневым батометром и пошли дальше. Лабораторный анализ пробы воды не показал в ее составе никаких аномальных отклонений. Возможно, здесь и есть скопления метана, но они находятся глубоко под осадком.
В науке нет удач и неудач, т. е. отрицательный результат бывает не менее важен, чем положительный. Есть, правда, элементы везения. Но в наших тогдашних изысканиях везения не было. Мы точно можем сказать, что на той площади, которую мы обследовали, метановых сипов нет. И в этом состояла наша удача.
И вот мы пришли на главный объект – грязевой вулкан Хаакон Мосби. Обсуждаем программу работ и, конечно же, список подводных наблюдателей. Выстраивается большая очередь. Многие иностранцы хотят посмотреть на это чудо на дне Норвежского моря. Возможно, некоторые думают, что это настоящий вулкан, из которого бьет грязь, что это нечто экзотическое. Но что в действительности представляет собой это явление, понимают только ученые, работающие в этой области: геологи, геохимики, биологи, микробиологи. У нас на борту сильная группа российских ученых: Юрий Богданов, Алла Леин, Николай Пименов и другие, которые могли бы украсить любую научную команду мира. Пока идут обсуждения, наша навигационная группа ставит на дно транспондеры, а подводная команда в поте лица готовит аппараты к предстоящим погружениям. В аппарате «Мир-1» в первое погружение идут наблюдатель Юрий Богданов, бортинженер Дмитрий Войтов и я – командир.
С Юрием Александровичем мы прошли совместный большой путь: начинали с Красного моря, когда работали еще с аппаратом «Пайсис-XI», а затем вместе опускались на хребет Рейкьянес и рифт Таджура (тоже с «Пайсисами»), участвовали и во многих экспедициях с ГОА «Мир». Он, пожалуй, наиболее опытный подводный наблюдатель в России, а возможно, и в мире. За его плечами несколько сот подводных часов, что является очень большой цифрой для ученого. И конечно же, нас не может не связывать большая многолетняя дружба.
В толще воды определяем свое местонахождение относительно донных маяков. «Сядем на дно примерно в километре к западу от центра вулкана», – говорю я Богданову. Юрий достает карту, которая построена по данным, полученным судном «Профессор Логачев» в 1996 году. «Километр – это как раз то, что нам нужно», – отвечает он. Смотрю на карту. Диаметр вулкана – около 1 километра. Значит, мы сможем проследить подход к вулкану, начиная с довольно отдаленных окраин. Сажаю аппарат на дно, глубина 1300 метров. После короткого сеанса связи с «Келдышем» начинаю движение на восток. Проходим несколько сот метров по совершенно ровному дну, покрытому осадком. На экране монитора вижу приближающееся возвышение – как будто вал высотой около 6–7 метров. Упираемся в склон с углом наклона около 30°, поднимаемся на него. Это действительно внешний вал, опоясывающий вулкан. На внутреннем склоне – поселения желтых трубочек диаметром 3–4 миллиметра и высотой 4–5 сантиметров. Они очень похожи на стебельки скошенной соломы. «Погонофоры», – определяет Богданов. Берем в манипулятор сачок и загребаем осадок вместе с погонофорами. «Хорошая проба», – замечает Юрий. Спускаемся с вала и идем дальше к центру вулкана. На пути встречаются покрытые желтовато-коричневым осадком холмы высотой до 2–3 метров, на них также поселились погонофоры. На вершинах и склонах холмов наблюдаем конические, цилиндрические и похожие на кораллы образования высотой до 30 сантиметров. «Карбонатные постройки», – говорит Богданов. На ровной поверхности дна видны отдельные белые пятна. Что же это все-таки: газогидраты или бактериальные маты? Останавливаемся около одного из таких пятен. Опускаем манипулятор прямо в это пятно. Белое вещество – мягкое как пух. «Бактериальные маты», – в один голос заявляем с Богдановым, не отобрав еще пробы и не сделав ее анализа. Авантюристы? Возможно. Но ничто не заменит опыт: бактериальные маты мы наблюдали на дне много раз и можем отличить их сразу.
Проходим еще около 100 метров и встречаем еще один вал высотой около 1 метра. Внешний его склон покрыт слоем желтовато-коричневых окисленных осадков, довольно густо заселенных погонофорами. На внутреннем склоне этого небольшого сооружения желтый цвет осадка сменяется черным. «Это – восстановленные осадки», – говорит Богданов. А за этим валом открывается совершенно новое зрелище. Поверхность дна похожа на землю, припорошенную подтаявшим снегом, – переплетение белых и черных оттенков. Сразу отбираем пробу бактериальных матов. Для этого у нас есть специальный двухстворчатый пробоотборник, который плотно закрывается с помощью пружинного механизма при нажатии манипулятором на ручку. По свидетельству нашего микробиолога Аллы Леин, один из немногих типов пробоотборника, который способен донести бактерии до поверхности, т.? е. до лаборатории.
Затем мы довольно детально обследовали кальдеру – центральную внутреннюю часть вулкана, ведя наблюдения и делая видеозаписи и фотографии. Постоянно идет запись данных с гидрофизических и гидрохимических датчиков в компьютер. Рябой белый покров в южной части кальдеры сменяется сплошным белым покрывалом толщиной 10–12 миллиметров. Мы как будто в поле, укрытом белым снегом. Но ведь мы на глубине 1300 метров!
Снова идем на север. Белый покров сменяется сплошной черной массой. «Мы находимся в центре вулкана, его называют зоной котлов. Здесь максимальный тепловой поток, а эта черная масса – сильно восстановленные газонасыщенные отложения, остаточная концентрация метана в них достигает 300 миллилитров на литр», – говорит наш наблюдатель. Мы медленно проходим в полуметре над черной массой, и через несколько минут их цвет опять постепенно скрывается под белизной бактериальных матов. В тот момент, находясь над центром вулкана, я и не предполагал, что через пару дней меня здесь ждет совершенно необычная ситуация…
Это было мое следующее погружение с Эмори Кристофом – моим старым другом из Национального географического общества. Эмори готовил материал для журнала, и его задачей была фотосъемка всех деталей вулкана Хаакон Мосби. Мы так же, как и в предыдущем погружении, брали пробы, делали видеозаписи, измерения. При отборе одной из проб я слегка утяжелил аппарат, так как течение сносило его, а взяв пробу бактериальных матов, пошел дальше. При этом аппарат сохранял небольшую отрицательную плавучесть – все равно вскоре мы должны были откачивать водяной балласт и всплывать. И вот мы снова в центре вулкана. Эмори попросил меня зависнуть над черной массой. Я остановил аппарат, и это сыграло с нами злую шутку: черная масса присосала аппарат. Я раскачиваю его вперед-назад-вверх – ничего не помогает. Я слышал о подобных случаях от зарубежных коллег, но со мной такое произошло впервые. Я уже частично откачал водяной балласт, но все еще не могу оторвать аппарат от грунта. Продолжаю откачку балласта и время от времени, останавливая работу насоса, пытаюсь оторвать аппарат от дна. Тщетно! Благо, что энергии аккумуляторных батарей мы израсходовали всего на 70 %, и есть еще запас. Я снова начинаю двигать аппарат назад-влево – назад-вправо. И так несколько раз. В какой-то момент он пополз назад, и здесь я сразу на полную мощность «врубил» боковые движители, развернутые вертикально. Через несколько секунд борьбы с силой сцепления мы почувствовали резкий толчок, и аппарат пошел вверх, быстро набирая скорость, ибо приобрел уже большую положительную плавучесть. Эмори вздохнул и вытер пот со своей черной густой бороды…
Мы сделали уже три парных погружения ГОА «Мир» на вулкан Хаакон Мосби, собрали отличный материал для анализов. Наверное, мы облазили все уголки этого удивительного места на дне Норвежского моря. Однако небольшая группа российских и иностранных ученых, которая так и не нашла прямых доказательств выхода газогидрата на поверхности дна, оставалась неудовлетворенной.
В перерывах между погружениями было отобрано несколько поднятых колонок с осадками с помощью геологической трубки, в которых обнаружили обилие газогидратов на отметке, соответствующей глубине в несколько десятков сантиметров под поверхностью дна. Но первоначальное утверждение, что газогидраты, а не бактериальные маты покрывают поверхность дна, не давало покоя нашим оппонентам. И, несмотря на свершившийся факт, они не хотели признавать свою ошибку. Более того, они были уверены, что в центре или в какой-либо другой точке кальдеры непременно должен быть явно выраженный метановый гейзер. Была даже сделана попытка найти его с помощью судового эхолота. Конечно, судовой эхолот не мог дать столь высокого разрешения, чтобы определить даже очень мощный выброс газа. Однако, вводя данные эхолота в компьютер, наши друзья получили записи, на которых проявлялось что-то похожее на гейзер. Следующее погружение было полностью отдано в их распоряжение. Многочасовой поиск на дне не дал желаемого результата, да и не мог дать. Несомненно, если бы такой выброс существовал, то его влияние чувствовалось бы и в толще воды, и на поверхности, где мы наблюдали бы выделение пузырьков газа…
Исследования грязевого вулкана Хаакон Мосби стали важной страницей в изучении гидротермальных полей на дне океана с помощью ГОА «Мир». В этом месте на дне Норвежского моря наши аппараты были первыми!
* * *
Велик и многообразен мир гидротермалей. Мне довелось наблюдать не один десяток гидротермальных источников на разных глубинах океана, но не приходилось видеть похожие друг на друга даже в пределах одного поля. Исследования гидротермальных полей развиваются довольно быстрыми темпами, несмотря на небольшое в мире число обитаемых аппаратов и других технических средств, весьма ограниченно применяющихся для их изучения. Существенную роль играет и финансирование этих научных проектов, которого явно недостаточнно не только в России, но и в других странах. Однако с каждым годом на карте появляется все больше новых точек, обозначающих вновь открытые гидротермальные поля. Сейчас их насчитывается уже более ста, и это лишь незначительная доля того неизведанного, что еще ждет своего открытия на дне океана.
Конечно, потрясает незабываемый, сказочный мир гидротермали в различных районах Мирового океана и в разных своих проявлениях. Я попробовал выразить свои чувства в песне «Глубина»:
И вновь тепло ласкающих кают,
Морских квартир, которые нас ждут.
И снова обаяние корабля,
Который поднимает якоря.
А впереди широкие просторы
И пальмовый уют заморских стран.
Больших глубин мы приоткроем шторы,
Заглянем в недоступный океан.
И снова радость нехоженых дорог,
И снова тень волнующих тревог,
И снова ощущений новизна:
Неповторимый мир и глубина.
А мы как будто на другой планете:
Громады гор стоят как города,
Бросают тени, словно в лунном свете,
Струится вверх горячая вода.
Креветки семенят словно в балете,
И хищники терзают «шведский стол».
А краб сидит как будто на банкете
И осьминог танцует рок-н-ролл.
Под пологом гнездятся гроздья мидий,
Со стен свисают, словно виноград.
На дне сверкают звездочки актиний,
Приветствуя подводный аппарат.
Но вдруг связист с поверхности сказал:
«Пора кончать ваш данный карнавал.
В Атлантике бушует ураган,
Бежать нам надо в Тихий океан».
Море Кортеза распахнуло двери,
Мы вновь спускаем с борта аппарат.
На дне нас ждут диковинные звери,
Построившись как будто на парад.
Тюльпановые ряды вестиментифер
Вдали краснеют, как альпийский луг.
«Курильщик» греет, словно калорифер,
Окутывая дымом все вокруг.
В расщелине пристроилась химера,
Как самолет парит громадный скат.
И стайка рыбок спряталась в пещере,
Завидевши подводный аппарат.
Пришла пора прощаться с глубиной
И возвращаться в славный мир земной.
И вот мы на поверхности уже,
Но глубина живет у нас в душе.
И снова радость нехоженых дорог,
И снова тень волнующих тревог,
И снова ощущений новизна,
Неповторимый мир и глубина…
И ГЛУБИНА!