По результатам тщательного исследования, выполненного Т. В. Розановой и Г. Н. Батуриным, в 1971 г. была опубликована статья «О рудных гидротермальных проявлениях на дне Индийского океана», в которой говорилось об обнаружении в образце продуктов распада твердых растворов железо — титановых минералов. Последнее возможно при температурах 400–500 °C.
Изучение под микроскопом халькопирита показало своеобразный характер зерен. Они образовали решетчатую структуру, так называемые двойники превращения, возникающие при температуре не ниже 550 °C. Значит, рудные минералы образовались в результате наложения нескольких стадий гидротермальных минерализаций на кристаллическую породу. Все это было обнаружено в образце породы, найденном на поверхности дна Индийского океана. Кажется, все ясно. Но делать вывод, что минералы, требующие около 500 °C для своего образования, там и появились, было еще рано. Это противоречило всем канонам. Гидротермы с температурой в несколько сотен градусов еще не были найдены на дне океанов…
В 1976 г. Т. В. Розанова опубликовала вторую научную работу — «О керолите, пирротине и триолите в осадках впадины Хэсса». В ней сообщалось о результатах исследования образца породы из впадины Хэсса, который был найден в океане в 1972 г. во время восьмого рейса научно — исследовательского судна «Дмитрий Менделеев». Начальником этой экспедиции был А. П. Лисицын — глава советской школы морских геологов, занимающихся изучением современного осадкообразования в Мировом океане. Осадки на дне океанов образуются непрерывно, круглые сутки. Если будем знать, что сегодня движется в толще воды вниз, то будем знать, какой осадок образуется на дне завтра. Пробы воды с разных глубин и особые ловушки на дне океана дают много ценной информации об этом.
Впадина Хэсса — загадочное образование на дне Тихого океана в точке с координатами 2°12′ с. ш. и 101°35′ з. д. Эту точку вы можете найти на рельефной карте дна Тихого океана (см. рис. на с. 38). Впадина расположена в осевой зоне подводного Галапагосского хребта вблизи его стыка с Восточно — Тихоокеанским поднятием. В последние годы этот район дна Тихого океана привлекает особое внимание исследователей.
На глубине 5 тыс. м впадина Хэсса имеет длину всего 6,5 миль при ширине около 2 миль. Склоны впадины круто уходят вниз. Она похожа на гигантский каньон со слегка наклонным дном, которое находится на глубинах в пределах' 5200–5376 м. Морские геологи называют впадину изолированной тектонической депрессией. Последнее означает, что она образована тектоническими силами.
Впадина была найдена в 1970 г. американской экспедицией. А теперь она привлекает внимание геофизиков как центр раздвижения литосферных плит. Образец из впадины был поднят драгой.
Подъем драги — всегда событие в любой экспедиции. А если драга поднимается из такой малоисследованной впадины, как впадина Хэсса, то событие особое. В этот раз на осмотровый стол из драги вывалилась целая тонна донного ила! Но не серого, как обычно, а пестро окрашенного: оттенки зеленого, голубого, красного цветов. Раньше такое в океане не встречалось. Драга принесла богатый улов.
Окружившие стол сотрудники экспедиции быстро разбирают образцы, каждый — по своей специальности. Кое‑что отобрала для анализа и Т. В. Розанова. А когда она протирала тряпкой стол, почувствовала какой‑то твердый комочек. Осмотрела его — серенький жесткий обломок, залепленный илом. Помыла его под струей воды. Как будто ничего особенного. По всей видимости, обычный фораминиферовый песчаник. Таких было, кажется, много. Хотела бросить за борт. Но — стоп! Почему серый? Решила посмотреть его под микроскопом. Под микроскопом неожиданно засверкали грани кристаллов. Образец оказался очень ценным. Определить его состав в судовой лаборатории не удалось. Только много времени спустя было установлено, что образец относится к редкой ассоциации минералов. Но как он мог образоваться во впадине? Не просто на дне океана, а именно во впадине? Это обстоятельство имело решающее значение. В теоретических построениях Розановой глубокие рифты и впадины в океанской коре уже прочно связались с высокой температурой воды в них. Не во всех, конечно, а только в тех, откуда были взяты образцы пород. После исследования образца из впадины Хэсса она окончательно убедилась в этом.
Два японских автора за несколько лет до этого опубликовали научную работу, в которой описали лабораторные опыты по искусственному созданию ассоциации минералов, по своему составу очень похожей на то, что было найдено во впадине Хэсса. Для этого им потребовалась температура от 400 до 600 °C при давлениях от 0,5 до 3 килобар.
Вторая работа Розановой заканчивалась довольно решительным выводом, что изменению подверглись современные геологические образования. А гидротермальные растворы, преобразовавшие этот осадок, поступавшие на поверхность дна океана, имели температуру более 350 °C.
Однако до признания работы было еще далеко. Убеждение в справедливости доводов советского ученого пришло только после того, как в Тихом океане были действительно обнаружены источники с очень горячей водой, имеющей температуру, близкую к указанной. Горячие гидротермы были открыты с помощью подводного обитаемого аппарата «Алвин». Исследования первоначально были начаты в рифте Срединного атлантического хребта франко — американской экспедицией «Фамоус». Но в этом районе гидротермальная активность оказалась слабой. Поэтому работы были перенесены в Тихий океан. Здесь успех превзошел самые смелые ожидания. Были открыты не только мощные поля гидротерм с разной температурой, но и особые экологические оазисы, населенные невиданными существами.
Подтвердились предположения молодого советского ученого. Пожалуй, это единственное открытие в океанологии, сделанное под геологическим микроскопом.
Рельефная карта дна Тихого океана.
Экологические оазисы. Абиссаль, или абиссальная зона, — глубоководная область Мирового океана: она начинается с 2 тыс. м, самой глубокой ее частью являются желобы (впадины), в них глубины около 7 тыс. м и больше.
Абиссаль — наиболее пустынная область океана. Это не удивительно: туда не доходят лучи Солнца. Ведь один метр прозрачной морской воды ослабляет свет приблизительно так же, как несколько километров воздуха. В абиссальных глубинах всегда темно, холодно и мало пищи. Отсутствует фотосинтез — основа питания всего живого на Земле. По этим причинам животный мир абиссальной области обычно беден. Так считалось всегда.
Бентос — совокупность организмов, живущих на дне океана. Количество живых организмов на 1 м2 поверхности дна называется биомассой. Размерность биомассы — г/м2 или кг/м2. Среднее значение биомассы бентоса для абиссали обычно менее 0,5 г/м2. Для наиболее богатых районов — до нескольких граммов на 1 м2 дна, а для наиболее бедных районов открытого океана — всего 0,02—0,05 г/м2. Не зря такие районы называют абиссальной пустыней.
Все это было известно давно и сомнений ни у кого не вызывало. Считалось, что раз там нет солнечного света, то нет и фотосинтеза. Следовательно, отсутствует первичная продукция. Немногочисленные донные животные абиссали питаются тем немногим, что опускается им сверху, жалкие остатки пищи, обычно в виде фекалий… Откуда же взяться в абиссали богатой жизни?
Но вот однажды эта точка зрения изменилась. В подводном обитаемом аппарате ученые опустились на дно Тихого океана и увидели там такое удивительное богатство жизни, которое, кажется, не приходило в голову ни одному фантасту. Летом 1985 г. у тихоокеанского побережья Японии работала франко — японская экспедиция: 27 глубоководных погружений совершили ее участники на подводном обитаемом аппарате «Наутилус». Работа велась в зоне субдукции, т. е. там, где одна литосферная плита задвигалась под другую. Наибольшая глубина погружений «Наутилуса» достигала 5960 м. Этот французский аппарат рассчитан на погружение до максимальной глубины 6 тыс. м.
При семи погружениях обнаружены чрезвычайно богатые скопления донных животных. В наиболее интересных районах дно было сплошь покрыто крупными двустворчатыми моллюсками (калиптогенами). Биомасса здесь составляла от 16 до 51 кг/м2. Это — громадные цифры. Для сравнения: в тропическом мелководье, славящемся обилием жизни, биомасса редко превосходит 20–25 кг/м2.
Калиптогены относятся к трем новым видам, ранее науке не известным. Два из них обнаружены на глубинах от 3800 до 4020 м в устье подводного каньона, находящегося к востоку от полуострова Кии. При повторном погружении «Наутилуса» на то же место через четверо суток было обнаружено, что вся колония передвинулась за это время на несколько дециметров. Кочующие в глубинах колонии — это также новость.
