Николай Вершинский - Загадки океана
Но периодически получать точные карты течений в океане с помощью буйковых постановок с вертушками не так‑то просто. На помощь морякам в наши дни пришла спутниковая навигация. Положение судна в море определяется с высокой точностью с помощью искусственных спутников Земли. Для этого на каждом судне устанавливается особая аппаратура. Погрешность в определении места не превышает ±0,1 мили, а в случае необходимости может быть еще уменьшена. Созданы упрощенные образцы спутниковой навигационной аппаратуры даже для небольших судов.
Спутники могут помочь и в быстром составлении точных карт течений. Для этого в изучаемом районе океана на воду спускают особые буйки, за которыми следит спутник. Находясь в режиме свободного дрейфа, буйки отслеживают течения, а спутник контролирует изменения их положения и сообщает координаты буйков в Центр обработки, где быстро получают информацию о скорости и направлении течений и их изменениях в разных районах Мирового океана.
Имеются и другие радиотехнические способы определения местонахождения судов в море, не связанные со спутниками. Некоторые из них отличаются чрезвычайно высокой точностью определения. Например, советские фазовые радиогеодезические системы для проведения различных морских исследований дают «привязку» с ошибкой в пределах от 2–3 до 30 м на расстояниях от станций до 200 км ночью и до 300 км днем. Указывается место судна в условных координатах, которые легко пересчитать в обычные географические координаты, т. е. широту и долготу. Столь точное определение местонахождения судна требуется при проведении различных геофизических исследований на морском дне. Например, при поисках нефти и других полезных ископаемых, при бурении, при аварийно — спасательных работах и для других целей.
Вихри в океане и широкий круг вопросов, связанный с ними, — одна из наиболее важных проблем современной океанологии. Приоритет советской науки в этом вопросе признан учеными всего мира.
Гидротермы и экологические оазисы
Радиограмма. 19 ноября 1986 г. в Институт океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР пришла радиограмма с борта научно — исследовательского судна «Дмитрий Менделеев», находившегося в Тихом океане. Сквозь даль океанских просторов и атмосферные помехи мы получили фантастическую информацию от руководителя экспедиции члена — корреспондента АН СССР А. П. Лисицына.
На входе в Калифорнийский залив на дне котловины Гуаймас обнаружено большое количество гигантских башен гидротермальной постройки. Высота их достигает несколько десятков метров, а вес — нескольких сотен тысяч тонн. Пробы показали богатое содержание цветных металлов. Башни гудят, шипят, некоторые извергают жидкое пламя высотой до 1 км. Оно сжигает изоляцию кабеля. Измерительный зонд поврежден. В условиях термоопасности сделано 25 погружений подводными обитаемыми аппаратами «Пайсис». После погружений они пахнут дизельным топливом. В гидротермальных постройках, возможно, имеется нефть. В том же районе обнаружены выходы газогидратов. Найдено 8 групп микроорганизмов, другие необычные животные. Собрали богатую коллекцию.
Наша экспедиция нашла очень большие гидротермальные сооружения на дне океана — башни. Представление об их размерах дает рисунок на с. 30, где семиэтажное здание Института океанологии в Москве изображено на фоне одной из таких построек. Она чем‑то напоминает гигантский термитник.
Гигантская гидротермальная постройка в сравнении со зданием Института океанологии им. П. П. Ширшова АН СССР.
В ней более полумиллиона тонн ценнейшей руды.
Интересно, что очень горячая вода на поверхность океана не выходит. В этом состоит одна из трудностей поиска гидротерм. На высоте всего 200 м над местом выхода горячих струй на дне (по измерениям американских ученых), температура воды только на 0,02 °C больше температуры окружающих слоев воды океана.
Куда девается горячая и, видимо, более соленая вода? Вопрос этот недостаточно исследован. Дело, видимо, в коллапсе. Так называется мало изученное явление, вызванное стратификацией океана. Поднимающиеся вверх струи воды наталкиваются на неподвижный слой океанской воды иной плотности. Он действует как потолок. Натыкаясь на него, идущие снизу струи не в силах его пробить и растекаются в стороны, образуя подобие «блина».
В результате этого эффекта близ дна могут образовываться большие объемы воды с высоким градиентом температуры. Может быть именно там следует располагать установки для преобразования энергии теплового градиента в электрическую энергию?
Начался новый этап в исследованиях Мирового океана, в котором классическая океанология связана с физикой и химией реакцией при высоких давлениях и температурах, биологией и биохимией существ, живущих там при высоких температурах.
Фантастика, ставшая действительностью. А. может ли в океане температура воды быть в несколько сотен градусов Цельсия? Например, градусов 450–50 °C?
Не правда ли, еще и сейчас этот вопрос звучит странно? А в начале 70–х гг. он казался просто фантастическим.
Само собой разумеется, не вся вода, а лишь небольшая часть ее у дна в отдельных, особых местах. Таких, где есть выход гидротерм. Гидротермами называются разогретые внутренним теплом Земли воды, отличающиеся по своему химическому составу от обычной воды большим содержанием различных солей, или повышенной минерализацией.
Мысль о том, что на дне океана могут быть источники с очень высокой температурой воды, впервые была высказана Т. В. Розановой. К ней отнеслись с недоверием. Но в 1977 г. на дне Тихого океана американская экспедиция обнаружила источники с температурой 17 °C, а в 1982 г. — с температурой около 400 °C! Выло найдено много неожиданного, в том числе особые сооружения, выросшие на дне благодаря отложению солей. Что‑то вроде гигантских сталагмитов, встречающихся в пещерах. Но самым удивительным оказался необычный животный мир, процветающий там без солнца, во мраке. Богатые жизнью придонные области вокруг горячих источников — гидротерм получили название экологических оазисов. Гидротермы и экологические оазисы — одно из открытий науки.
В рифте Таджура в Аденском заливе на глубине 1400 м отбирается образециз осадочного чехла
Гидротермы образуются при взаимодействии горячей магмы и придонной воды. Образование гидротерм — глобальное явление, имеющее большое значение для Мирового океана и для Земли в целом. На дне Красного моря впервые они были обнаружены в 1964 г. Это были впадины, заполненные горячим и очень соленым рассолом. Содержание солей в нем составляет около 300 г. на литр. Примерно в 10 раз больше, чем в обычной океанской воде. Несколько отличается и химический состав. В красноморских гидротермах содержится больше редких и ценных элементов.
Температура воды в красноморских впадинах была около 64 °C. Установлено, что она там постепенно повышается: примерно на один градус каждый год. Но об источниках на дне с температурой в несколько сотен градусов тогда еще никто не знал.
В 1967 г. в Институте океанологии при исследовании образцов осадков из рифтовых зон океана обнаружили, что осадки в рифтовых долинах значительно отличаются от осадков на дне в окружающем их океане. Они образованы в значительной мере из продуктов дробления скальных горных пород дна под действием тектонических движений: громадные блоки горных пород, двигаясь по разломам, растирают, словно жернова гигантской мельницы, самих себя, а продукты перетирания в виде мелких обломков минералов высыпаются на дно океана, где и образуют необычные осадки, свойственные только тектонически активным разломам.
Кроме того, в осадках рифтов срединно — океанических хребтов были найдены минералы, образовавшиеся здесь же, на месте, под действием каких‑то химических реакций. Каких именно — это предстояло выяснить. Возникла догадка — не действуют ли здесь гидротермы — горячие растворы, поднимающиеся из недр океанской коры. Чтобы не ошибиться в выводах, надо было найти хотя бы следы гидротермальных изменений в коренных породах. Нужны были образцы коренных пород, т. е. образцы кристаллических магматических пород, слагающих дно и склоны рифтовых долин.
В 1967 г. были получены и тщательно исследованы два маленьких образца породы (во время второго рейса научно — исследовательского судна «Академик Курчатов» они были подняты прямоточной трубкой со склона рифтовой долины подводного Аравийско-Индийского хребта с глубины 3500 м).
Первое же исследование показало, что оба образца относятся к породам, содержащим сульфидные минералы, т. е. минералы, состоящие из металлов и серы. Самый маленький образец был размером всего 35Х ЗОХ 20 мм. Но, как показали дальнейшие исследования, он состоял из многих минералов, в том числе титаномагентика, ильменита и халькопирита (сульфида меди и железа).
