Мировой океан остается последним неизученным рубежом Земли, скрывающим под многокилометровой толщей воды уникальные экосистемы и геологические структуры. В рамках Всемирного фестиваля науки (World Science Festival) ведущие исследователи — морской биолог Хелен Скейлс, картограф Вики Феррини и легендарный исследователь Виктор Весково — обсудили технологические прорывы, позволившие заглянуть в самые глубокие впадины планеты. Дискуссия затронула не только удивительные формы жизни и загадки зарождения биосферы, но и острые экологические угрозы, связанные с загрязнением океана и перспективами глубоководной добычи полезных ископаемых.
🌊 Погружение в неизведанное: Что влечёт исследователей в бездну? 0:00
Человеческие представления о глубочайших частях океана веками строились на догадках, мифах и предположениях о том, что за пределами досягаемости солнечного света лежит холодная, темная и пустая планета. Однако современные достижения в области обитаемых подводных аппаратов и робототехники открывают ученым доступ к этому скрытому миру, доказывая ошибочность прежних взглядов.
Когда речь заходит об исследователях, в массовом сознании обычно возникают образы покорителей горных вершин или космических просторов с их бесконечным сиянием звезд. Погружение вглубь океана — это движение в противоположном направлении, туда, где темно, замкнуто и потенциально опасно. По мнению Виктора Весково, люди рождаются с врожденным страхом утонуть и боязнью темноты, из-за чего глубоководные миссии пробуждают первобытные тревоги, которые трудно подавить без должной дисциплины. Неслучайно самые глубокие зоны океана получили свое название в честь Аида — повелителя подземного царства мертвых.
Каждый из участников дискуссии пришел к исследованию океана своим путем:
- Доктор Хелен Скейлс осознала свое призвание, когда впервые погрузилась в воду и почувствовала себя частью трехмерного скрытого царства, которое обычно полностью закрыто от глаз человека.
- Доктор Вики Феррини выросла на пляжах Кейп-Кода, где в детстве наблюдала за приливами и отливами, временно обнажавшими морское дно. Это пробудило в ней непреодолимое желание создавать карты океанического рельефа и делать скрытое видимым.
- Виктор Весково, успевший до океанических глубин побывать на главных вершинах мира и в космосе, утверждает, что им движет единая базовая потребность человека — удовлетворение врожденного любопытства, стремление преодолевать технологические барьеры и узнавать, что находится за следующим холмом.
Весково отмечает, что три его опыта различаются эмоционально: альпинизм невероятно висцерален и физически агрессивен, полет в космос — это стремительное и красивое зрелище, где человек привязан к десятиэтажному взрывному устройству, а погружение на дно океана — это очень тихий процесс, дающий ощущение прикосновения к древности.
📏 Слоёный пирог океана: От залитых солнцем вод до полуночной зоны 8:30
Чтобы осознать масштабы Мирового океана, Хелен Скейлс предлагает использовать аналогию с обычным стеклянным марблом (шариком). Если бросить такой шарик за борт исследовательского судна в районе глубоководной впадины, его путешествие ко дну займет около шести часов, и он последовательно пройдет через несколько ключевых зон, различающихся по физическим и химическим условиям.
Первые 6–7 минут шарик будет падать через эпипелагиаль (зону солнечного света) — верхний слой океана глубиной до 200 метров, который человечество знает лучше всего и где сосредоточена большая часть известной нам морской жизни.
На глубине около 200 метров начинается настоящая глубоководная зона, первым слоем которой является мезопелагиаль (сумеречная зона). Здесь еще присутствует слабый, глубокий сине-чернильный свет, напоминающий небо в ясную безлунную ночь, однако его критически недостаточно для запуска процесса фотосинтеза. Сумеречная зона простирается до глубины 1000 метров, и шарику потребуется около получаса, чтобы преодолеть ее.
Ниже 1000 метров лежит батипелагиаль (полуночная зона), погруженная в вечную и абсолютную тьму. Этот огромный слой простирается до 4000 метров, а падение марбла сквозь него занимает еще около полутора часов.
Хотя 4000 метров — это средняя глубина Мирового океана, существуют места, уходящие значительно глубже. На стыках тектонических плит образуются огромные V-образные каньоны — океанические желоба, формирующие ультраабиссаль (зону Аида, или хадальную зону). По всему миру насчитывается чуть более 40 таких глубоководных впадин.
Масштабы этого жизненного пространства колоссальны. Общий объем океанических вод составляет около 1 миллиарда кубических километров. Биологи подчеркивают, что более 95% всей биосферы (пригодного для жизни пространства на нашей планете) приходится именно на глубоководный океан.
🗺️ Картографирование морского дна: Проблема разрешения и проект Seabed 2030 15:53
Мнение о том, что ложе океана представляет собой плоскую, покрытую песком пустыню, в корне неверно. На дне существуют гигантские извилистые реки, питаемые стоками с материков, и колоссальные песчаные волны. Например, в Аргентинской котловине на югозападе Атлантики обнаружены донные рифы высотой до 100 метров, напоминающие пляжную песчаную рябь, но в гигантском масштабе.
Тем не менее человечество знает о рельефе собственной планеты поразительно мало. Вики Феррини использует сравнение с картами Google Earth в смартфонах, где любой человек может рассмотреть отдельные автомобили у здания ООН в Манхэттене. Картам океана до такого разрешения далеко. Чтобы проиллюстрировать проблему, Феррини демонстрирует, как выглядит Манхэттен при постепенном ухудшении сетки разрешения: от 100 до 200, 400 и 800 метров, когда все детали города превращаются в размытые пятна.
Согласно последним статистическим оценкам международного проекта Seabed 2030 (совместная инициатива фонда Nippon Foundation и GEBCO), на сегодняшний день с помощью прямых измерений закартографировано лишь около 23–24% океанического дна. Остальные 76% — это так называемая «предсказанная батиметрия», построенная на основе математических моделей, использующих данные спутниковой альтиметрии (изменения гравитационного поля и уровня поверхности моря). По словам Феррини, реальная глубина, измеренная судовым эхолотом, может отличаться от предсказанной моделью более чем на полтора километра.
Проект Seabed 2030 ставит амбициозную цель — полностью составить карту океанского дна к 2030 году. Из-за технологических ограничений и фактора времени ученые ориентируются на базовое разрешение сетки:
- 100 метров (размер футбольного поля) для прибрежных зон и глубин до 1500 метров;
- 400 метров для средних глубин;
- 800 метров для самых глубоких океанических желобов.
Основным инструментом съемки остается многолучевой эхолот, установленный на научно-исследовательских судах (включая корабль Виктора Весково). Он посылает веер звуковых сигналов, покрывая полосу дна, ширина которой в глубокой воде составляет примерно 4–5 глубин. На глубине 2 километров один галс судна позволяет снять полосу шириной 8 километров, но на мелководье эффективность падает, требуя частых проходов туда и обратно. При этом Феррини отмечает, что на отдельных участках ученым удается проводить съемку с разрешением менее одного метра, что позволяет разглядеть детали размером с письменный стол на глубине 2,5 километра.
🛰️ Люди против роботов: История глубоководных погружений и аппарат Limiting Factor 24:02
История освоения ультраабиссали насчитывает всего несколько знаковых вех. В 1960 году капитан Дон Уолш и Жак Пикар впервые достигли дна Бездны Челленджера (Марианская впадина) на батискафе Trieste. Спустя более полувека, в 2012 году, режиссер Джеймс Кэмерон совершил туда одиночное погружение на аппарате Deepsea Challenger. Ни один из этих уникальных аппаратов больше никогда не возвращался на глубину из-за экстремального износа и сложности обслуживания.
Ситуация изменилась в 2019 году, когда Виктор Весково начал использовать свой революционный двухместный обитаемый аппарат Limiting Factor. К настоящему моменту Весково лично погружался в Бездну Челленджера 15 раз, а также посетил глубочайшие точки всех пяти океанов планеты.
До начала миссий Весково на дне океана побывало всего три человека — меньше, чем ходило по Луне. За последние четыре года благодаря коммерческим и научным экспедициям это число выросло: команда Весково успешно опустила на дно более 25 человек. Параллельно Китай развивает собственную глубоководную программу с обитаемым аппаратом Fendouzhe («Фэньдоучжэ»), на котором дна достигли уже не менее 5–10 исследователей.
Среди специалистов часто ведется спор о необходимости отправки человека на экстремальные глубины вместо использования более дешевых беспилотных роботов. Виктор Весково приводит веские аргументы в пользу обитаемых аппаратов (HOV):
- Проблема кабелей (ROV): Дистанционно управляемые роботы на глубине 11 километров требуют сверхдлинного троса. Зачастую из-за огромного веса и риска зацепления эти кабели не удается поднять обратно, их просто отстреливают. По свидетельству Весково, именно брошенные кабели составляют наибольший объем антропогенного мусора, который он видел в Бездне Челленджера.
- Ограниченность автономных роботов (AUV): Полностью автономные системы не обладают динамическим взаимодействием со сложной средой и могут легко запутаться в обрывках кабелей, оставленных другими аппаратами.
- Гибкость пилотируемых миссий: Человек в кабине может мгновенно реагировать на препятствия, менять маршрут и оперативно исследовать неожиданно появившиеся уникальные объекты. Весково отмечает, что во время первого в истории погружения человека в желоб Палау на глубину 9000 метров пилоты успели заметить и снять уникальную медузу с метровыми щупальцами, которая мгновенно исчезла в донном течении.
Сердцем аппарата Limiting Factor является титановая сфера толщиной 90 миллиметров, выкованная под интенсивным давлением в Висконсине (США) и обработанная в виде двух полусфер. Титан вдвое прочнее стали и весит в два раза меньше, хотя крайне дорог и сложен в обработке. Идеальная геометрическая точность сферы при изготовлении составляла 0,01%, чтобы избежать любых микродеформаций.
На глубине под колоссальным давлением в 1100 бар сфера сжимается примерно на 3–4 миллиметра, становясь еще прочнее. Давление на дне составляет 16 000 фунтов на квадратный дюйм, что эквивалентно весу четырех тяжелых авианосцев класса Nimitz с самолетами, поставленных на крышу аппарата, или четырех автомобилей, давящих на человеческий ногтевой палец. Корпус сферы успешно тестировался в огромной барокамере Крыловского государственного научного центра в Санкт-Петербурге под давлением, эквивалентным глубине 14 000 метров.
🐙 Жизнь во тьме: Биолюминесценция, «морской снегопад» и гигантизм 26:12
Еще 150 лет назад в передовой науке доминировала так называемая «азойская теория», сторонники которой утверждали, что на больших глубинах жизнь полностью исчезает. Сегодня ученые достоверно знают, что жизнь присутствует на самом дне глубочайших впадин Земли, хотя плотность обитателей и адаптированные механизмы выживания сильно меняются по мере погружения.
Одним из самых удивительных открытий стало колоссальное количество биомассы в сумеречной зоне. Океан населяют триллионы мелких рыб, преимущественно светящиеся анчоусы (лантерфиши) и циклотоны (щетинозубы). Ранее ученые оценивали их общую биомассу в 1 гигатонну, однако современные скорректированные данные указывают на цифру от 10 до 20 гигатонн. По своему абсолютному количеству эти существа превосходят всех домашних кур на планете.
Большинство обитателей глубин используют биолюминесценцию — способность светиться в темноте за счет химических реакций или симбиотических бактерий. В открытой воде, где негде спрятаться от хищников, рыбы применяют механизм контриллюминации (встречного свечения). Светящиеся органы на их брюшках в точности копируют цвет и интенсивность слабого верхнего света, полностью размывая силуэт рыбы для хищников, смотрящих снизу вверх. Помимо маскировки, свет служит для коммуникации и поиска партнеров в огромной и пустой водной толще.
Основным источником энергии для большинства глубоководных экосистем является так называемый «морской снег». Это непрерывный, подверженный сезонным колебаниям поток органических частиц, падающих из приповерхностных слоев. Он состоит из остатков погибшего планктона и склеенных экскрементов морских организмов. Животные выработали уникальные стратегии для улавливания этого дефицитного ресурса:
- Некоторые виды креветок используют длинные волоски на ногах, буквально прочесывая воду.
- Глубоководные медузы превращают свои тела в липкие слизистые сети.
- Адский вампир (vampire squid) — небольшое кроваво-красное существо, которое вопреки грозному названию является мирным сборщиком снега. Он выпускает длинные тонкие нити, собирает частицы органики, скатывает их при помощи крючков на щупальцах в шарики и поедает.
Эволюция в условиях жесткого дефицита энергии и колоссального давления привела к формированию чрезвычайно деликатных, желеобразных тел у многих существ, включая многощетинковых червей (например, прозрачных gossamer worms), поскольку поддержание мышечной массы, как у тунца, энергетически невыгодно.
Еще один феномен бездны — глубоководный гигантизм. Ярким примером служат гигантские изоподы (родственники обычных наземных мокриц), которые на дне океана достигают размеров мяча для регби или американского футбола. Будучи падальщиками, они приспособлены к накоплению жировых резервов на случай редкой удачи. В условиях аквариума такие существа способны обходиться без пищи до четырех лет.
Эксперимент, проведенный Хелен Скейлс и ее коллегами в Мексиканском заливе, наглядно показал особенности пищевой цепи глубин. Ученые впервые в истории закрепили грузами и опустили на дно туши мертвых аллигаторов. Уже через 24 часа они обнаружили десятки гигантских изопод, пирующих на туше. Через месяц от аллигатора остался только скелет, на котором ученые открыли два абсолютно новых для Мексиканского залива вида червей-оседаксов (bone-eating worms), специализирующихся на поедании костей. Одну из туш неизвестное крупное существо (предположительно, гигантский кальмар) похитило, полностью перекусив толстый пластиковый канат.
Низкие температуры и замедленный метаболизм способствуют невероятному долголетию глубоководных жителей. Возраст колоний глубоководных черных кораллов может превышать 4000 лет — это означает, что они зародились еще во времена строительства египетских пирамид. Гренландские акулы и глубоководные моллюски способны жить до 500 лет.
🌋 Гидротермальные источники: Химический синтез и колыбель земной жизни 45:19
Открытие гидротермальных источников в 1970-х годах перевернуло основы биологической науки. В этих зонах из океанического дна бьет перегретая, насыщенная минералами вода, формируя гигантские конусообразные трубы, получившие название «черные курильщики».
Обнаружение процветающих экосистем вокруг источников доказало существование хемосинтеза — способа получения энергии из химических соединений без какого-либо участия солнечного света. Самым поразительным, по мнению Вики Феррини, является то, что основой этой жизни служат минералы, смертельно токсичные для большинства наземных организмов. Здесь же наблюдаются экстремальные температурные контрасты: вода, извергающаяся из курильщика, имеет температуру в несколько сотен градусов Цельсия, однако всего в нескольких сантиметрах от источника температура окружающей океанской воды составляет около 4°C.
На глубине до 10 800 метров Весково и его команда регулярно фиксировали обширные бактериальные маты золотого, красного и синего цветов, а также тончайшие щупальца неизвестных существ, фильтрующих химические элементы. Извлечение таких образцов представляет колоссальную сложность, так как манипуляторы и научные приборы плохо функционируют в экстремальных условиях.
Хелен Скейлс отмечает, что в научном сообществе уже несколько десятилетий активно развивается теория о том, что жизнь на Земле зародилась именно в гидротермальных источниках. Древний океан и геотермальная активность существовали на планете практически с момента её формирования. Мелкоячеистая «сотовая» структура минеральных труб могла послужить первыми естественными протоклетками.
При этом, как считают исследователи, колыбелью жизни были не обжигающие черные курильщики, которые просто сварили бы первые органические соединения, а более холодные и щелочные источники. Современные лабораторные эксперименты по воссозданию искусственных гидротермальных труб подтверждают, что базовые блоки жизни способны самоорганизовываться в таких условиях. Понимание этих механизмов имеет ключевое значение для астробиологии: аналогичные гидротермальные процессы ожидаются в подледных океанах спутников Юпитера и Сатурна — Европы, Ганимеда и Энцелада.
🛢️ Антропогенный след: От микропластика до химического оружия на дне 1:09:25
Человеческое присутствие ощущается даже в самых труднодоступных точках планеты. Виктор Весково признается, что находил пластиковые пакеты на экстремальных глубинах, а в Филиппинском желобе на глубине более 10 000 метров обнаружил детского плюшевого мишку, смотревшего на него со дна. Однако Весково подчеркивает, что видимый крупный мусор — лишь вершина айсберга. Гораздо опаснее микропластик, который при попадании в океан стремительно разрушается, разносится течениями и проникает в пищевые цепи без какой-либо возможности последующего удаления.
Хелен Скейлс приводит пугающие данные экологических исследований:
- В некоторых районах, например у побережья Италии, придонные мутьевые потоки концентрируют пластик до феноменальных значений — около 100 000 микрочастиц на площадь, эквивалентную развороту обычной книги.
- Микропластик сегодня обнаруживается в желудках абсолютно всех исследованных человеком глубоководных акул. Эти слои фактически формируют новый геологический маркер нашей эпохи — антропоцена.
Исторически человечество относилось к океану как к бездонной свалке. В своей книге «Блестящая бездна» Скейлс описывает шокирующие масштабы затоплений. Долгое время обычной практикой был вывоз бытовых и канализационных стоков на баржах для сброса в море (например, у побережья Нью-Йорка). Но гораздо больший ущерб нанесло массовое затопление химического оружия.
После Второй мировой войны военные ведомства США и других крупных держав заполняли старые корабли контейнерами с горчичным газом (ипритом), зарином и нервно-паралитическими веществами, после чего затапливали их в глубоких зонах. По оценкам ученых, на дне покоится около 1 миллиона тонн химического оружия. Точные координаты большинства этих свалок сегодня засекречены или утеряны, и периодически их находят случайно (как недавний полигон у Лос-Анджелеса). Контейнеры постепенно гниют, и у мирового сообщества нет единого мнения, что с ними делать — пытаться поднять или консервировать бетоном на месте.
Среди других антропогенных следов на дне выделяются:
- Останки сотен тысяч домашних животных (овец и крупного рогатого скота), которых в случае штормов или болезней на судах просто выбрасывали за борт.
- Специфические дорожки из клинкера и угольного шлака, сбрасывавшегося с пароходов вдоль исторических торговых путей XIX–XX веков.
Вики Феррини высказывает также профессиональную обеспокоенность тем, что создание слишком точных карт морского дна может быть использовано промышленными флотилиями для расширения масштабов хищнического оверфишинга (перелова рыбы) в ранее недоступных регионах.
⛏️ Глубоководная добыча полезных ископаемых: Сокровища против экологии 1:16:07
Основным юридическим вызовом для исследователей остаются бюрократические барьеры. Океан разделен на эксклюзивные экономические зоны (ЭЭЗ) прибрежных государств и так называемое Открытое море (High Seas), где нет четкого регулирования, правовой базы и морской полиции. Весково отмечает, что получение разрешений на научную работу в ЭЭЗ у некоторых правительств занимает годы, что парализует международные проекты, в то время как другие страны, напротив, приветствуют открытые данные.
Отсутствие жесткого контроля в Открытом море открывает дорогу для потенциально опасного коммерческого проекта — добычи твердых полезных ископаемых. Главной целью добывающих корпораций выступают три типа объектов:
- Полиметаллические конкреции (нодули): Напоминающие куски угля округлые камни, разбросанные по абиссальным равнинам. Они содержат кобальт, марганец, никель и редкоземельные металлы. Эти нодули формируются в ходе одного из самых медленных геологических процессов на Земле: слои металлов миллионы лет осаждаются вокруг ядра, которым часто служит упавший на дно древний акулий зуб. Сегодня они являются основой экосистем, на которых растут редкие губки и глубоководные кораллы, выполняя роль вековых деревьев в лесу.
- Трубы гидротермальных источников: Богаты массивными сульфидными залежами с высоким содержанием меди и золота.
- Кобальтовые корки на подводных горах (гайотах): Металлические отложения на вершинах подводных вулканов, где также произрастают тысячелетние коралловые сады.
Сторонники глубоководных разработок утверждают, что эти металлы критически необходимы для «зеленой революции» — производства аккумуляторов для электромобилей и систем хранения возобновляемой энергии, поскольку наземные ресурсы истощаются. Однако Хелен Скейлс подчеркивает, что эти прогнозы субъективны: технологии быстро меняются, и уже сейчас создаются типы автомобильных батарей, вообще не требующие дефицитного кобальта.
Виктор Весково как профессиональный инвестор и бизнесмен крайне скептически оценивает экономические перспективы добычи. По его мнению, корпорации грубо недооценивают агрессивность среды: тяжелая техника, призванная работать на дне в режиме 24/7, будет постоянно ломаться под колоссальным давлением, а каждый подъем и спуск оборудования на глубину 4–5 километров для ремонта сводит на нет всю коммерческую маржинальность.
Экологический же ущерб от сплошного разрушения дна (стрип-майнинга) будет катастрофическим и необратимым. Чтобы доказать это, Весково приводит результаты недавнего исследования его команды, опубликованного в рецензируемом научном журнале.
Ученые обследовали место крушения американского эсминца USS Johnston, затонувшего в Филиппинском море. При падении корабль протаранил дно и проскользил по нему около 400 метров. Прямые наблюдения Весково показали, что борозды и шрамы, оставленные обломками на грунте, выглядят сегодня точно так же, как и в момент катастрофы 78 лет назад. В этих экстремальных условиях донный осадок не восстанавливается десятилетиями, и промышленное уничтожение экосистем нанесет раны, которые будут затягиваться тысячи лет.
🔮 Взгляд в будущее: Океан через 25 лет 1:27:24
В прогнозах на ближайшую четверть века участники дискуссии разделились во мнениях между экологической тревогой и технологическим оптимизмом:
- Хелен Скейлс надеется, что через 25 лет ей удастся рассказать будущим поколениям историю о том, как человечество проявило мудрость и сознательно приняло решение оставить нетронутыми глубоководные районы планеты, отказавшись от разрушительной добычи и выбрав альтернативные технологические пути.
- Вики Феррини рассчитывает увидеть завершение создания первой в истории человечества полноценной и точной карты Земли, что позволит глобальному сообществу принимать взвешенные политические решения на основе открытых научных данных ООН.
- Виктор Весково ставит во главу угла технологическую прозрачность. Он надеется, что через четверть века погружения на дно океана станут рутинными, сбор биологических образцов упростится, а сам Океан станет полностью прозрачным для человечества, что позволит детально понять его фундаментальную роль в регулировании климата и сохранении жизни на Земле.
