Содержание
Фотографии глубоководных жерл, скрытых подо льдом, предлагают некоторые из наших первых взглядов на существ, процветающих в условиях, сходных с условиями на водянистых лунах.
Ледокол Р.В. Кронпринс Хаакон, у берегов Гренландии Снаружи заходящее солнце окрашивает осеннее небо в ярко-лавандовый, насыщенный оттенок, который сохраняется над обширным ледяным покровом. Здесь, у северного побережья Гренландии, Северный Ледовитый океан маскируется под сушу, снежное лоскутное одеяло из гладких льдин и крутых, зазубренных куч кристаллического мусора. Только едва заметное смещение нашего корабля, норвежского ледокола Р.В. Кронпринс Хаакон, выдает иллюзию выхода к морю.
Потребовалось больше времени, чем ожидалось, чтобы добраться до этой ледяной страны чудес из небольшого угледобывающего городка Лонгйир, самого густонаселенного порта норвежского архипелага Шпицберген. Теперь, когда мы здесь, Крис Герман не обращает особого внимания на драматический морской пейзаж. Вместо этого он пристально смотрит на прямую трансляцию морского дна и примеряет шляпы. Каждые 10 минут или около того он надевает на голову другую шляпу, вращаясь среди галантерейных товаров, которые включают ушанку из искусственной тюленьей кожи, плетеную оранжевую феску и шапочку из Океанографического института Вудс-Хоул, где он работает.
Смена костюмов помогает Герману скоротать время, пока мы ждем первого взгляда на нашу добычу: разбитый участок морского дна, который закачивает дымные, перегретые жидкости в темноту, возможно, помогая питать одну из самых чуждых экосистем на Земле. Эта неуловимая зона называется полем гидротермальных жерл Авроры. Это самое северное вентиляционное поле из всех известных, и оно одно из самых глубоких в мире, расположенное почти на 2,5 мили ниже постоянного слоя морского льда.
Исследование морских глубин, как и выход в глубокий космос, сопряжено с высоким риском. Бездонное морское дно — неумолимое место даже для самых выносливых роботов, и в этой миссии случались неудачи, в том числе несколько дней, когда сердце замирало, когда казалось, что команда потеряла свой главный подводный ровер в ледяном полярном океане.
Но в этот фиолетовый вечер, после нескольких часов дрейфа по илистому морскому дну, камера с высоким разрешением, буксируемая под кораблем, наконец, прошла прямо над зияющей пастью в земной коре. Транслируемая на экраны по всему кораблю, видеозапись показала сердитый черный шлейф, извергающийся из кратера размером почти пять футов в поперечнике — удивительный размах для этого аромата подводного курильщика.
«Это большой гребаный плюмаж», — сказал Герман, его вращающийся головной убор остановился на ушанке с ушанкой. «Это намного больше, чем мы знали, что здесь есть».
Позже той же ночью та же камера еще дважды облетит это место; и несколько проходов в течение следующей недели покажут дико пересеченную местность, населяющую южный склон подводной горы Аврора. Изображения показали, что вентиляционное поле покрыто потухшими дымоходами, кучами экструдированных минералов и не одним, а по меньшей мере тремя черными курильщиками.
Результаты предлагают нам лучший взгляд на такую экзотическую, покрытую льдом экосистему. Лучшее понимание этой удаленной биосферы могло бы помочь ученым выяснить, как существа перемещаются по глубоким океанам Земли и образуют ли арктические воды путь для животных, перемещающихся между Атлантическим и Тихим бассейнами.
«Идея состоит в том, чтобы по-настоящему понять эту область, когда она еще нетронута», — говорит глубоководный эколог Ева Рамирес-Ллодра, ведущий научный сотрудник проекта из Норвежского института водных исследований. «Если изменение климата избавит нас ото льда, этот маршрут станет более популярным для выхода в Тихий океан, и он может стать открытой территорией для потенциальной добычи полезных ископаемых, для рыболовства. хорошо знать, что там есть».
Более того, жерла Полярного сияния могут содержать ключи к обнаружению форм жизни в глубоких океанах на чужих мирах. На данный момент Аврора является одним из ближайших земных аналогов жерл морского дна, которые, как считается, извергаются в далеких океанских мирах, включая покрытые льдом спутники Европа и Энцелад, которые считаются одними из лучших мест для поиска существующих инопланетян. (Узнайте больше с помощью нашего интерактивного атласа лун.)
«Инопланетные океаны за пределами Земли так привлекательны в поисках жизни в других местах», — говорит исследователь National Geographic Кевин Хэнд, астробиолог из Лаборатории реактивного движения НАСА, принимавший участие в экспедиции Aurora. «Везде, где мы искали на планете Земля и находили жидкую воду, мы находили жизнь».
Множество вентиляционных отверстий
Как правило, океанические гидротермальные источники возникают, когда морская вода просачивается через трещины в земной коре и смешивается с горячими породами под поверхностью; эти погребенные расплавленные породы нагревают соленую воду и способствуют химическим реакциям, которые извергаются в бурлящей массе через отверстия в земной коре. Непрерывное вытеснение богатой минералами перегретой морской воды обеспечивает тепло и энергию, необходимые для процветания некоторых организмов в этих холодных, темных глубинах, включая зверинец гигантских трубчатых червей, моллюсков длиной в фут, слепых креветок и экстремальных микробов.
В течение долгого времени каноническая мудрость предполагала, что активность гидротермальных жерл может существовать только в наиболее быстро распространяющихся срединно-океанических хребтах — таких местах, как Восточно-Тихоокеанский подъем, где тектонические плиты Земли удаляются друг от друга со скоростью около семи дюймов в год. На этих разрывающихся планетарных швах быстрое распространение земной коры означает, что свежая магма всегда доступна для подпитки вентиляционных отверстий.
Однако на протяжении многих лет Герман и его коллеги обнаружили, что вентиляционные отверстия заполняют различные хребты, в том числе некоторые, которые медленно расходятся в разные стороны. Наша самая последняя цель, хребет Гаккеля, представляет собой вулканический разлом, рассекающий Северный Ледовитый океан пополам, который распространяется с ошеломляющей скоростью менее чем на полдюйма в год.
«Нигде не исключена гидротермальная активность», — говорит Герман. «Теперь мы можем избавиться от этого мифа».
Ученые впервые отправились на поиски гидротермальных шлейфов вдоль хребта Гаккеля в 2001 году. Во время этого круиза слой мутной воды, обнаруженный вблизи морского дна, намекал на активность вентиляционных отверстий, и экскаватор вытащил остатки потухшей трубы. Оба наблюдения могут быть объяснены черными курильщиками, своего рода вентиляционными отверстиями, которые выпускают в воду башни темных, горячих шлейфов.
Во время второго круиза в 2014 году Герман и его коллеги вернулись на «Аврору» на борту ледокола «Полярштерн». Они искали вентиляционные отверстия, выискивая гидротермальные признаки в толще воды, и ближе к концу круиза они сбросили камеру с высоким разрешением в глубину. Всего за два часа до того, как пришло время отправляться домой, команда впервые увидела небольшую дымовую трубу, мимолетную фотобомбу у дымящегося отверстия, которое скользнуло по краям нескольких кадров.
Но подписи вентиляционных отверстий, написанные в замерзающем море, предполагали, что внизу должно находиться нечто гораздо более массивное. Воодушевленная этим открытием, экспедиция этого года, известная под аббревиатурой ХАКОН, была направлена на то, чтобы поместить поле Авроры в контекст. Насколько обширна вся система? О какой химии идет речь? Может ли вентиляционное отверстие поддерживать глубоководную экосистему, и если да, то какие виды организмов там обитают?
И, для астробиологов на борту, какие идеи может принести сайт в усилиях по обнаружению жизни в покрытых льдом океанских мирах по всей Солнечной системе?
Плохое шампанское
Ответить на эти вопросы было непросто еще до того, как ледокол покинул порт. Камера с высоким разрешением, которая оказалась столь важной для миссии, называемая Системой наблюдения за океанским дном и батиметрии, или OFOBS, изначально была неправильно упакована с оборудованием, предназначенным для другой полярной экспедиции. Хуже того, глубоководный дистанционно управляемый подводный аппарат из Вудс-Хоул под названием «Нереида подо льдом», или НУИ, был почти потерян на глубине.
NUI — это ультрасовременный подводный аппарат стоимостью 2,5 миллиона долларов, размером примерно с микроавтобус. Он может провести полдня под водой, прежде чем его зарядят, может проплыть более 25 миль от корабля и может погрузиться на три мили вниз без взрыва, что позволяет ему работать под толстым ледяным покровом.
Ярко-оранжевый подводный аппарат имеет встроенный мозг, который позволяет ему функционировать без участия человека, но он также может управляться дистанционно, а это означает, что ученые, наблюдающие за прямой трансляцией с его камер, могут сказать ему, чтобы он извлекал определенных животных с глубоководного дна, погружал коллекторные трубки в определенные отложения и погружал специально разработанные зонды прямо в шипучую серную жидкость, извергающуюся из гидротермального источника. Геохимик Эоган Ривз из Бергенского университета, который однажды (случайно) сделал глоток возлияния на морском дне, говорит, что шипучая смесь напоминает плохое шампанское: «Пахнет просто ужасно, и на вкус она точно такая же, как пахнет».
Но через два дня после прибытия на подводную гору Аврора НУИ нырнул и больше не поднимался. По мере того как субмарина приближалась к заданной глубине, ее бортовые системы отключались одна за другой. Инженеры попытались уговорить его всплыть самостоятельно, запустив безотказный механизм, который должен был освободить его от веса при погружении и восстановить плавучесть. Вместо того чтобы подняться, НУИ перестал двигаться, его показания глубины превратились в зловещую линию, которая промаршировала по экрану в рубке управления кораблем.
«Вероятность того, что он покоится на дне, довольно высока — и в этом случае игра окончена», — наконец сказал Энди Боуэн, директор Национального центра глубокого погружения ВОЗ. Без NUI даже мельком увидеть вентиляционное отверстие означало полагаться только на OFOBS, камеру с высоким разрешением. Но эта камера не управляема, и ее можно было просто буксировать за кораблем, что означало, что успешное обнаружение подводного шлейфа зависело от совместного дрейфа льда или льдин, достаточно тонких, чтобы их можно было разбить.
«Мы знали, что выйти туда будет трудно, что мы столкнемся с трудностями, но это превосходит все наши ожидания», — сказал Бенедикте Ферре, физический океанограф из Университета Тромсе.
Мордор глубоководный
К счастью, НУИ появился через три дня; отказоустойчивость просто заняла немного больше времени, чем ожидалось. Еще лучше то, что во время ремонта NUI ледяное лоскутное одеяло, покрывающее Аврору, позволило капитану корабля провести камеру OFOBS прямо над местом выхода Авроры.
В тот вечер ученые собрались у экранов телевизоров по всему кораблю, с тревогой наблюдая, как морское дно проплывает мимо в чернильных сумерках. Вскоре в поле зрения появился слой почти черного гравия, покрывающий липкую бежевую грязь, которая скользила в течение нескольких часов. Появились яркие оранжевые и желтые пятна, и камера начала подниматься, двигаясь вверх по потрясающе крутой, скалистой стене.
Образование высотой 50 футов появилось из ниоткуда — вершины вулканического материала вырвались из-под морского дна. Похожие на пемзу отложения становились все темнее и темнее, а затем на мгновение яростно клубящееся облако пощекотало угол изображения, за которым последовала изогнутая челюсть гигантского зубчатого кратера. По мере того как корабль дрейфовал, облако расширилось в массивный черный шлейф, который поглотил камеру и продолжал подниматься вверх почти на полмили. Этот курильщик явно был чудовищем, которое затмевало средний дымоход. Более поздние буксиры выявили бы еще больше черных курильщиков на морском дне.
«Сатанинские, как сатанинские мельницы Промышленной революции. Мордор», — сказал Герман о гигантском вентиляционном отверстии. «Мы знали, что должно быть нечто большее, чем то, что мы видели в 2014 году».
Основываясь на обширных кучах сульфидов и потухших дымоходах, жерла Полярного сияния почти наверняка были активны в течение тысячелетий, возможно, засеивая морское дно Арктики теплом и минералами еще до того, как люди впервые прибыли в Америку.
Но точно, как долго сайт извергался, все еще остается открытым вопросом, как и многие другие загадки, которые команда намеревалась разгадать. Например, без большого количества образцов форм жизни на этом участке у команды нет генетического материала, необходимого для того, чтобы легко ответить на несколько насущных вопросов о том, как существа перемещаются между океанскими бассейнами.
Кремнеземные скелеты
Более загадочным, по крайней мере в некоторых отношениях, является то, что экосистема Авроры кажется необычайно разреженной, по крайней мере, на снимках, собранных во время этого круиза. Здесь нет очевидных лугов трубчатых червей, острых грядок мидий или красочных ковров анемонов. Даже микробные маты, хотя и видны в некоторых областях, заметно тощие. Это отверстие, похоже, является царством маленьких улиток и питающихся падалью ракообразных, похожих на креветок, называемых амфиподами.
«Это ничто по сравнению с вентиляционными отверстиями в других океанах, где у вас огромное количество животных», — говорит Рамирес-Ллодра, который добавляет, что «у нас есть только несколько изображений. И это отличные снимки, но мы на самом деле не исследовали местность в деталях».
Ана Хилариу, эколог из Португальского университета Авейру, была особенно поражена отсутствием склеролина, вида полихет, который в изобилии встречается в других местах в глубоководье. Она и Ханс Торе Рапп, систематик из Бергенского университета, подозревают, что морское дно Арктики может быть малонаселенным в первую очередь потому, что северный полярный океан все еще геологически молод — примерно 60 миллионов лет — и глубоководная фауна, возможно, не имела достаточно времени, чтобы найти дорогу в эти воды и адаптироваться к экстремальным условиям.
Единственные организмы, которые, по-видимому, действительно процветают в этом районе, — это два типа стеклянных губок, существа, названные так из-за их филигранных стеклянных скелетов. Иногда размеры этих стеклянных губок превышают три фута в поперечнике, а продолжительность жизни, по прогнозам, составляет столетия, и иногда говорят, что они едва живы. Возможно, менее пяти процентов их биомассы составляют органические вещества, а остальное — кремнезем, тот же материал, из которого делают песок и стекло. К счастью, НУИ нырнул на морское дно после того, как его починили, и собрал несколько стеклянных губок с места возле вентиляционного отверстия.
Рапп подозревает, что эти губки могут процветать в потенциально истощенной питательными веществами, перегруженной углеродом экосистеме именно потому, что им не требуется много частиц органического углерода. Вместо этого они приспособились выживать при низких концентрациях растворенного органического вещества и делают свои скелеты из более легкодоступных строительных блоков.
«Кремнезем в глубине всегда легко доступен», — говорит Рапп. «Строительство скелета почти не требует затрат».
Наблюдения открывают некоторые заманчивые возможности для того, что может скрываться в морях за пределами Земли, где мало солнечного света и единственная надежная форма энергии может быть химически произведена вздымающимися внутренностями покрытой ледяной коркой Луны.
Кевин Хэнд говорит, что большая часть работы, которую он выполняет в НАСА, связана с выяснением того, какие виды биосигналов следует искать в ледяных оболочках, окутывающих инопланетные моря. Это одна из причин, по которой он изучает лед Авроры, чтобы выяснить, есть ли в нем признаки источников жизнеобеспечения, которые ученые могут научиться распознавать — на Земле и, возможно, в других мирах.
«Используя лед в качестве окна в океан внизу, — говорит он, — это имеет отношение к тому, как мы на самом деле узнаем об этих океанах, которые находятся за пределами Земли».
https://www.nationalgeographic.com/science/article/if-alien-life-exists-in-solar-system-may-look-like-this-aurora-hydrothermal-vent
Загрузка...
