Л. Юдасин, писавший об исследованиях О. Г. Сорохтина и А. М. Городницкого, отмечает: «Кембрий еще называют фосфоритовой эпохой, потому что он подарил нам крупнейшие месторождения этой горной породы». Ее находят там, где когда-то были мелководья: в Казахстане, Сибири, Китае.
Но ведь фосфорит – содружество фосфора и кальция. Как они оказались рядом именно в шельфовой зоне?
Ветры с суши отгоняли от берега в этих акваториях поверхностные слои. На их место из глубин океана поднимались воды, богатые фосфором. Это явление называют апвеллингом. Оно тем более распространено на Земле, чем обширнее шельфовые зоны. У фосфора есть особенность: находясь в растворе, он постоянно готов соединиться с кальцием, чтобы выпасть в осадок. На больших глубинах в океане этого не происходит, мешает присутствие углекислоты. Поэтому там накапливается много фосфора. Иное дело на мелководье. Когда туда начинает поступать сильный приток глубинных вод, происходит встреча двух элементов, находящихся в изобилии. Выпадение осадка и образование залежей фосфоритов становится закономерным.
То, что кембрий богат мощными пластами фосфоритов, еще раз подтверждает: в тогдашних шельфовых водах была высокая концентрация кальция, благодаря чему при глубоких генетических изменениях у организмов и мог совершиться один из самых крупных актов в развитии жизни на Земле – появление первых скелетов, панцирей и раковин».
В 1986 г. НИС «Академик Мстислав Келдыш» совершило 12-й рейс продолжительностью более 4 месяцев. В этот раз главной целью ученых было изучение вулканически активных участков Срединного хребта северовосточной части Тихого океана. Работы проводились в основном в двух районах, доступных для ПА «Пайсис», которые совершили 48 погружений на глубину, – в Калифорнийском заливе и на подводном хребте Хуан де Фука (северная оконечность Восточно-Тихоокеанского поднятия).
Особо интересными были исследования в Калифорнийском заливе, где вместе с советскими учеными работали три мексиканских исследователя. Руководитель экспедиции – заведующий геолого-геофизической секцией Института океанологии АН СССР член-корреспондент АН СССР Александр Петрович Лисицин вспоминал уже в Москве после возвращения из экспедиции: «На двух ПА «Пайсис» параллельными курсами мы шли по рифтовой долине впадины Гуаймос, что находится в Калифорнийском заливе. Перед нами появились раскаленные базальтовые лавы, в них циркулировала вода. И так продолжается сотни тысяч лет. Вода выщелачивает металлы из базальтов и вырывается на поверхность горячими источниками. Возле них накапливаются руды цинка, меди, свинца и других металлов.
Аппараты зависали над дном океана всего в десятке метров от него. А выше простиралась двухкилометровая толща воды».
Ученые наблюдали на дне причудливую картину. Из геотермальных источников изливались горячие растворы (температура которых достигает 350 °C), насыщенные соединениями цветных металлов, железа с серой. Было установлено, что отложение сернистых соединений идет во многих местах Серединного хребта.
Вблизи таких источников проживают не так давно обнаруженные живые существа – вестимитиферы. Внешне они похожи на белые гибкие трубки длиной до 2 м и диаметром 4–5 см. Эти существа не имеют рта и органов пищеварения. В их клетках обитают серобактерии, которые усваивают сернистых соединения и синтезируют органическое вещество. За счет этого вещества и живут вестимитиферы уже десятки миллионов лет.
В связи с открытием в глубинах океана новых видов бактерий произошла любопытная история. В 1983 г. с сенсационным заявлением выступили американские геохимики из Массачусетского технологического института. Они сообщили, что на глубине 2600 м у гребня Восточно-Тихоокеанского поднятия ими обнаружены бактерии, которые живут и активно размножаются в горячих источниках при температуре 250 °C.
Затем появились сообщения, что некоторые из этих бактерий якобы живут и размножаются в автоклаве при давлении 265 ат и температуре 150–250 °C. А ведь всегда считалось, что бактерии в воде погибают, если ее нагреть до температуры 90 – 100 °C.
Появились сообщения, что извлеченные со дна бактерии были тщательно изучены. Американцы сообщили, что состоят они в принципе из тех же веществ, из которых сформировано все живое: наследственная информация хранится в ДНК, протоплазма состоит из белков, и усваивают они якобы химические вещества, выделяемые из термальных источников на дне океана.
Даже сообщалось, что при температуре ниже 80 °C эти бактерии якобы прекращают размножение и что особенностью их является наличие в молекулах белков в большом количестве таких аминокислот, которые отсутствуют у всех других живых организмов Земли.
Но в 1984 г. в журнале «Nature» появилась работа американского ученого Р. Уайта. Он доказывал, что при температуре 250 °C белки и нуклеиновые кислоты функционировать не могут. Не могут потому, что при такой температуре рвутся химические связи, соединяющие нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК и аминокислоты в белковых цепочках.
Тогда что же обнаружили американские ученые и глубинах океана? Пока многие ученые считают, что это были капельки коацерватов – продуктов тепловой денатурации белков и нуклеиновых кислот. Видимо, поэтому и приняли их некоторые ученые за новые аминокислоты, которые отсутствуют у других живых организмов.
Безусловно, крайне заманчиво было бы обнаружить в глубинах океана живые организмы, способные существовать при высоких температурах. Это было бы одним из выдающихся открытий, связанных с изучением океана. Будем ждать результатов новых погружений ПА в глубины вод.
Вернемся к нашим гидронавтам. В Калифорнийском заливе ПА обнаружили самые крупные из известных скопления сульфидных руд. Это грандиозные сооружения – причудливые башни в десятки метров высотой. Снаружи они плотно укутаны «живым одеялом» – живыми организмами. Из вершин башен бьют струи горячего раствора, «как из труб огромного парохода», валит мощный столб рудного дыма высотой 100–150 м. Такие природные образования назвали «черными курильщиками». Их происхождение связано с тем, что выходящие на поверхность рудоносные образования смешиваются с холодной морской водой, а в результате образуются мельчайшие твердые частицы минералов с высоким содержанием металла.
Александр Петрович рассказал, что содержание взвешенных частиц в дыме «черных курильщиков» достигает 200 мг/л воды. Это довольно высокая концентрация рудного вещества. Исходя из этого около 150 вагонов руды ежегодно поставляется с гидротермами на дно Калифорнийского залива. И это продолжается миллионы лет.
В том же районе гидронавты ПА «Пайсис» обнаружили на большой глубине газовые выбросы. Они поднимаются над дном на– высоту до 1000 м. Определен состав этих выбросов – метан и гелий. Видимо, район перспективен в части месторождений нефти. Рыхлые осадки на дне залива, богатые органическим веществом, под действием господствующих здесь высоких температур быстро перерабатываются в нефть и газ. Взятые там пробы руд были настолько пропитаны органическими соединениями, свойственными нефти, что загорались от огонька спички и горели дымным пламенем.
Александр Петрович рассказал далее: «Наш подход к изучению океанских сульфидов – комплексный подход – оказался совершенно оригинальным, такими методами не работают ни американцы, ни французы. Они обычно проводят исследования на мелких судах и в несколько приемов. Проведут, к примеру, геофизические исследования – возвращаются для обработки материала, сделают геохимические измерения – и снова перерыв.
Для нас такой стиль морских исследований неприемлем, потому что, как правило, в район работ нужно идти месяц, да месяц обратно. Сама жизнь заставляет оперативно организовывать работу, тут же на месте проводится анализ собранных материалов и наблюдений. На «Академике Мстиславе Келдыше», имеющем самую мощную в мире судовую ЭВМ, созданы прекрасные условия для оперативной работы.
В последней экспедиции мы многому научились, приобрели хороший опыт в поисках гидротерм и сульфидов, обработали данные наблюдений 15 разнообразных приборов. Среди них – приборы, примененные впервые в мировой практике океанологических исследований. Например, лазерный анализатор, в состав которого входят четыре лазерных прибора, он позволяет определить в пробах ничтожные концентрации благородных металлов.
