Ухабистый спуск

Сегодня, когда со времени проекта «Мохол» прошло более полувека, у нас имеется ясное представление об основных формах рельефа океанического дна. Чтобы разобраться в важнейших особенностях, начать нужно с континентов, этих древних ящеров тектонического мира. Допустим, вы стоите на западном побережье Ирландии и смотрите в сторону Атлантики. Породы, образующие морское дно в паре сотен метров от вас, будут сходны с теми, что залегают под вашими ногами. В данном случае мы имеем дело с континентальной корой. Ее форма в разрезе отличается любопытным свойством зеркальной симметрии: там, где на внешней поверхности к небу возносятся горные хребты, подошва тоже клинообразно расширяется и глубже вдается в мантию, так что и сверху и снизу возникает своего рода вздутие. Среднестатистический человек проводит бо́льшую часть жизни именно на континенте. Возраст континентальной коры, как правило, несколько миллиардов лет. Континентальные блоки могут проявлять заметную активность: сталкиваться, расходиться, перестраиваться относительно друг друга – и все-таки они всегда остаются лишь пассивными пассажирами тектонического процесса. Когда вы любуетесь морем с береговой линии, то видите не открытый океан, а его окраинную часть: океан настолько полноводен, что захлестывает материковые склоны – подобно реке, выходящей из берегов во время паводка. Глубина моря в прибрежных зонах определяется, собственно, величиной этого «заплеска» и обычно не превышает нескольких сот метров. Такие мелководные участки океана, окаймляющие сушу, именуются континентальным шельфом и могут иногда простираться более чем на 1000 километров. Шельфы – исключительно важные прибрежные территории, часто очень богатые биологическими ресурсами, но полноценным океаном считаться не могут.

Если вы хотите очутиться в подлинном океане, вам придется ступить на самую кромку континента, затем добраться до края шельфа – и только тогда перед вами распахнется бескрайняя ширь морского дна. Все дальше будет уходить она в глубину, пока вы не достигнете плоской котловины на ложе океана. Вот вы и на месте. Теперь под вами океаническая кора – своеобразный вулканический уплотнитель, который просачивается в щели, образуемые при расхождении континентов. Глуби́ны здесь уже очень серьезные: 3000 метров и более. Вы находитесь на абиссальной равнине, занимающей более 50 % поверхности Земли. Именно так выглядят океанические бассейны – обширные глубоководные пространства с преимущественно плоским рельефом, в которых и сосредоточена основная масса всей воды на планете. Бассейны эти располагаются в промежутках между континентами, и каждый имеет свое название: Атлантический, Тихий, Индийский, Южный, Северный Ледовитый океаны. При этом сам Мировой океан – един. И пусть даже вам кажется, что он разделен на секции (помните, раньше в самолетах еду разносили на таких подносах с несколькими отделениями?), – вода не ведает преград. В одном только Тихоокеанском бассейне содержится 52 % всей воды на Земле, но между его водами и остальным океаном нет никаких границ.

Именно океаническая кора, сравнительно тонкая и плоская, принимает на себя основную часть изменений, связанных с тектоникой плит. Блоки континентальной коры постоянно куда-то «ползут» друг относительно друга, но форма их достаточно устойчива, тогда как контуры океана, напротив, весьма подвижны. Это подводит нас к вопросу о характере глубоководного морского дна, то есть не просто о формальных чертах его рельефа, а о его природе, которая напрямую зависит от того, что́ реально происходит в придонных слоях водной толщи. Процессы там зачастую идут поистине масштабные, и с 2014 года океанологи получили возможность следить за ними в режиме реального времени. Глубоководный кинотеатр

Пасифик-Сити – небольшой городок на тихоокеанском побережье Соединенных Штатов, примерно в 350 километрах к югу от Сиэтла. После того как в первой половине XIX века незваные гости изгнали отсюда коренное американское население, завезли болезни и лесные пожары, в регион начали стекаться любители поживиться за счет обильных запасов рыбы. Хищнический вылов эти богатства благополучно истощил, после чего местная экономика переориентировалась на туризм. На сегодняшний день более половины недвижимости в Пасифик-Сити и окрестностях принадлежит к категории курортного жилья. Главная изюминка здешнего ландшафта – дивный скалистый берег, располагающий к умиротворенному созерцанию неторопливых океанских волн. Однако в недрах океана, скрытая от посторонних глаз, кипит трудовая жизнь.

Два подводных кабеля тянут свою электронную лямку без выходных и перерывов на обед. Эти волоконно-оптические линии обеспечивают мощность 8 кВт и имеют пропускную способность до 240 гигабит в секунду (достаточную для ежеминутной передачи 900 двухчасовых фильмов в HD-качестве). Словно гигантские морские змеи, ползут они от береговой станции в океан. Одна такая ветка идет прямиком на запад. Сначала она минует шельф – 100 километров на глубине порядка 300 метров, а потом ухает в плоскую абиссальную равнину, лежащую в 2900 метрах от поверхности, у самого склона материка. Никуда не сворачивая, этот поток энергии и данных бежит дальше. Перекочевав через распределительный узел (желтый металлический ящик внушительных размеров), он уверенно продолжает свой путь, пока наконец не достигнет подводной горной цепи, отстоящей от берега на 500 километров. А вот и пункт назначения – два кластера датчиков: один расположен у подножия хребта, второй – на вершине. Что касается второго кабеля, то он в основном жмется ближе к побережью и соединяет три группы датчиков в шельфовой зоне. Все это хитросплетение, включающее более 150 датчиков, не что иное, как глаза и уши океанической обсерватории Regional Cabled Array^[67], которая представляет собой систему комплексного мониторинга акватории. Место для ее размещения выбрано не случайно: район Пасифик-Сити – это, в сущности, модель дна всего Мирового океана в миниатюре. Для океанической коры, как мы знаем, характерен сравнительно плоский рельеф. Но это правило имеет важное исключение: оно не касается границ между литосферными плитами, их краевых зон. Движение «скорлупок» коры по слою мантии неизбежно сопровождается изменением их конфигурации, поскольку в местах схождения и расхождения плит действуют мощнейшие геологические силы. Плиты могут как двигаться навстречу друг другу, так и отдаляться, что позволяет потокам горячей лавы, извергаемой подводными вулканами, пробивать себе путь через образующуюся трещину и раздвигать ее края (это явление носит название спрединга). Если же океаническая плита сталкивается с более массивной и одновременно более «плавучей» континентальной, то, не выдержав натиска сильного соседа, уползает с морского дна вниз и отправляется на переплавку в недра мантии (это явление именуется субдукцией). Особая ценность проекта Regional Cabled Array в том, что система позволяет отслеживать все подобные процессы в реальном времени, более того – в пределах нескольких сотен километров от побережья.

Вот уже 200 миллионов лет древний кусок океанической коры медленно ползет в восточном направлении, постепенно погружаясь под западный край Северо-Американского континента. Изначально это была часть куда более обширной плиты, но конвейерная лента Земли ее уже почти целиком переварила – осталось пустить в оборот лишь этот небольшой осколок: литосферную плиту Хуан-де-Фука. Плита представляет собой фрагмент треугольной формы с зоной активного спрединга с одной стороны и зоной субдукции на стыке с континентом. Вышеупомянутый массив датчиков, к которому ведет первый кабель, расположен на вершине горы Аксиал, самого активного подводного вулкана в северной части Тихого океана. Директор обсерватории Regional Cabled Array – уже знакомая нам Дебора Келли. Именно она отвечает за управление всей этой паутиной приборов и проводов, подключенных к гигантскому телу океана и отслеживающих каждое биение его сердца. По словам Деборы, главная сложность в том, чтобы не упустить кульминационный момент глубоководной эпопеи, а значит, надо быть начеку. Наблюдение ведется круглосуточно, в режиме нон-стоп: данные молниеносно передаются по кабелям на берег, а система сигнализации оперативно уведомляет дежурных о сейсмических колебаниях. Подумать только: несмотря на все технологические новшества, людям еще никогда не удавалось снять на видеокамеру вулканические извержения в области срединно-океанических хребтов, а ведь этот процесс играет решающую роль в формировании рельефа всего океанического дна. Теперь можно рассчитывать, что в следующий раз, когда Аксиал покажет свой крутой нрав, подводным пожаром сможет полюбоваться весь мир^[68].

Литосферная плита Хуан-де-Фука (восточная часть Тихого океана)

В романе Эрнеста Хемингуэя «И восходит солнце» одного персонажа спрашивают, как он обанкротился, на что тот отвечает: «Двумя способами. Сначала постепенно, а потом сразу». То же самое можно сказать и о глубоководных метаморфозах. Постепенные изменения – это постоянный медленный дрейф литосферных плит по земному шару со скоростью несколько сантиметров в год. А как выглядят изменения внезапные? Вулкан Аксиал расположен на границе между двумя литосферными плитами, которые отдаляются друг от друга со скоростью 6 сантиметров в год. Когда произойдет его очередное извержение, то в результате застывания магмы сложится новая порода, которая и заполнит этот разлом. В 2015 году – комплекс Regional Cabled Array тогда только начинал вводиться в эксплуатацию – океан устроил ученым первую серьезную проверку. Приборы показали, что на глубине происходят какие-то сейсмические сдвиги, словно бы тысячи мелких землетрясений, – и вдруг морское дно, на котором размещались датчики, разом обвалилось на 2,4 метра. Было ясно: это извержение. Вот только основные события разворачивались с той стороны хребта, где датчики отсутствовали… Когда все улеглось, геологи спустили дистанционно управляемый подводный аппарат и обнаружили лавовый слой толщиной 127 метров. (Та стекловидная черная глыба, что красуется на столе у Деборы, как раз оттуда.) Любопытно, что порода оказалась сплошь покрыта «бактериальными матами» – сообществами микроорганизмов, которые успели размножиться на свежем субстрате, хотя с момента извержения прошло меньше месяца. Это стало для ученых полной неожиданностью. Дебора вновь подчеркивает головокружительный темп изменений. Лавовые озёра, вулканические туннели, отвесные скалистые обрывы – все эти чудеса океанического ландшафта рождаются и меняют свой облик в мгновение геологического ока, сначала постепенно, а потом сразу. Немудрено, что всякий раз, получая первые материалы, добытые подводным роботом на очередном «месте происшествия», ученые радуются им как долгожданному подарку – сокровенные бездны океана никогда не перестают удивлять.

Поражает, сколь многообразные процессы могут происходить на границах литосферных плит. Так, например, в другой части вулкана Аксиал океанический кинотеатр демонстрирует еще один не менее захватывающий фильм. Молодую породу, формируемую при расхождении плит, никак нельзя назвать гладкой и монолитной. В ней масса разрывов и трещин, которые, как хитроумный трубопровод, засасывают потоки морской воды в подземные камеры с расплавленной породой, нагревают, насыщают минералами, а затем изрыгают обратно в океан. Эти невероятно горячие струи, обогащенные соединениями железа, серы и всевозможных других элементов, смешиваясь с окружающей холодной водой, образуют на ложе океана гидротермальные источники, или попросту гидротермы. Так возникают знаменитые черные и белые «курильщики». Их скважины, напоминающие печные трубы, вырастают иногда на десятки метров над океанским ложем. Причина – в металлоносных осадках, выпадающих из высокотемпературного гидротермального раствора, когда он охлаждается при соприкосновении с придонной средой. Невиданное разнообразие живых организмов, кишащих вокруг этих причудливых дымоходов, – вот что обычно бросается в глаза. Но Дебора хочет показать мне что-то другое. Она идет к компьютеру и запускает видео, сделанное во время одного из ее погружений. «Так выглядят перевернутые водопады», – говорит она. Поначалу я не понимаю, о чем речь, и некоторое время просто смотрю на экран и слушаю пояснения: «Когда в стенках труб курильщиков появляются трещины и гидротермальные флюиды просачиваются наружу, нарастают как будто древесные грибы». И вдруг я вижу! На темном фоне становится различима гигантская гидротермальная колонна, и из ее ствола сбоку действительно бьет фонтанчик горячей воды. Будучи менее плотной, чем холодная, она сразу же устремляется вверх, и в том месте, где этот поток контактирует с холодной водой, из него осаждается часть минералов – получается горизонтальный фигурный выступ, который и правда похож на древесный гриб. Горячая вода, изливающаяся следом, на своем пути вверх неминуемо упирается в этот козырек. Но поскольку с нижней стороны он имеет выемку вроде перевернутой чаши, там образуется своего рода заводь, в которой скапливается горячая вода, – словно бы зонтик снизу заполняется. Из-за контраста горячей и холодной воды в озерце возникает удивительный эффект зеркального мерцания. Переливаясь через край «чаши», султанчики горячей воды продолжают движение наверх, образуя самый настоящий перевернутый водопад. «Красота необыкновенная! – говорит Дебора. – Кто бы мог подумать, что бывают такие чудеса?» Это укрепляет меня в мысли о бесценной роли экспериментаторов и ученых, работающих в полевых условиях. Ведь именно благодаря им мы получаем свидетельства, которые снова и снова доказывают: мир природы таит в себе гораздо больше сюрпризов, чем мы способны вообразить.

Срединно-океанические хребты – протяженные зубчатые кряжи, подводные горные цепи, которыми океаническая ткань рассечена словно шрамами. Они служат границами между семью основными литосферными плитами – крупнейшими участками коры, которые наряду со множеством более мелких кусков планетарной мозаики образуют оболочку Земли^[69]. По большей части эти рваные швы скрыты под океаном, и их бурная сейсмическая жизнь, сопровождаемая быстрыми рывками в развитии, протекает вдали от наших глаз. Но есть места, где они выходят в надводный мир. Так, например, Исландия является частью Срединно-Атлантического хребта, обозначающего зону расхождения Северо-Американской и Евразийской плит, – и по наблюдаемым в Исландии землетрясениям и вулканическим извержениям мы отчасти можем судить о том, какие процессы происходят в глубине океана. Правда, на суше, при отсутствии водной толщи, которая поглощает тепло и гасит динамику, сценарий реализуется иначе. Но в любом случае все такого рода «площадки» интенсивного строительства и разрушения земной коры неустойчивы и подвержены пертурбациям. Темперамент их горяч и суров, а облик переменчив. Стоит лишь ненадолго отвернуться, и картина уже окажется другой. Впрочем, далеко не весь глубоководный океан настолько чужд покою.