Розкриття таємниць океанічного дна

АБИ збагнути багатозначність того, що побачили дослідники на «Алвіні», нам слід трохи ознайомитися з тим, як створена Земля. Наскільки відомо, земля під нашими ногами складається із твердої оболонки (літосфери), яка покриває масу розплавленої пливучої породи. Очевидно, ця зовнішня тверда оболонка має завглибшки в середньому 100 кілометрів і становить приблизно 0,6 відсотка об’єму планети. Товща цієї оболонки нерівна: на континентах більша, а під системою серединно-океанічних хребтів — лише 6 кілометрів.

Крім того, верхня тверда оболонка не є суцільною, як шкаралупа цілого яйця. Навпаки, припускають, що земна кора поділена на так звані тектонічні плити; деякі з них досить великі, інші ж дещо менші. Саме ці плити лежать в основі материків та басейнів океанів. Між плитами існує взаємний рух. Там, де вони розсуваються, виникають розриви й утворюються рифти серединно-океанічних хребтів. У середньому по світі плити рухаються зі швидкістю приблизно 3 сантиметри на рік.

За гіпотезою тектоніки літосферних плит, коли плити розходяться вздовж системи хребтів, то розігріті гірські породи мантії — оболонки під земною корою — піднімаються на поверхню. Гаряча речовина утворює нову океанічну кору вподовж рифтових зон, але це не спричиняє з’єднання плит. Навпаки, вони продовжують розсуватися,  внаслідок чого зони розломів нагадують величезну рану, яка ніколи не загоюється.

Оскільки плита має нові пласти, утворені в районі серединно-океанічних хребтів, інший її кінець поволі зміщується під сусідню плиту й занурюється у гарячу мантію. Там він розплавляється і зрештою стає частиною мантії. Місце, де плита спускається, називається зоною субдикції. У таких зонах містяться деякі з найглибших у світі жолобів. Наприклад, глибина Маріанського жолоба недалеко від узбережжя Гуаму, що в Тихому океані, понад 11 000 метрів. Якби найвищу на землі гору Еверест помістити у цей жолоб, її вершина все ще була б 2000 метрів нижче рівня моря!

Оазис токсину!

Через свою дуже нестабільну й вулканічну природу світова система серединно-океанічних хребтів характеризується лавовими потоками й має гідротермальні виливи. З цих виливів виходить дуже розігріта токсична маса, що складається з води й розчинених у ній мінералів з надр землі. Однак, на диво, ця непривітна територія, де тиск у сотні разів вищий, ніж на рівні моря, не відлякує живих організмів, а приваблює їх, і то у великих кількостях! Тут живуть сотні видів істот, у тому числі бактерії, велетенські двостулкові молюски завдовжки, мабуть, коло 30 сантиметрів, і, що найнезвичайніше — скупчення багряно-червоних перистих трубчастих червів,  які міцно осіли на морському дні й сягають заввишки до 1,8 метра.

Коли цих істот підняли на поверхню, від них розносився запах, немов від тухлих яєць! Сморід походив не через їхнє розкладання, а від сірководню, що неприємно пахне і є дуже отруйним хімікатом, поширеним у гідротермальних виливах. Вода, котра виходить з цих виливів, також дуже кислотна й містить багато металів, у тому числі мідь, магній, залізо й цинк. Але замість боротися за виживання в умовах, які можна порівняти до звалища токсичних відходів, трубчасті черви та інші організми процвітають! Як це можливо? Щоб зрозуміти, придивімося ближче до трубчастого черва.

Жива загадка

Коли вчені дослідили трубчастих червів, то зробили висновок, що це — жива таємниця. Вони не мають ні рота, ні травної системи. Постало питання: «Як вони їдять і засвоюють їжу?» Потім несподівано з’ясувалось, що черви мають червону кров — не просто подібну до крові рідину, а справжню насичену гемоглобіном кров, яка циркулює по цілому організмі та війках, що нагадують пір’я.

Загадковість поглибилась, коли біологи розрізали м’який мішечок тіла трубчастого черва. Його тканина містила бактерійну культуру, яка складалась з 285 мільярдів бактерій на кожну унцію тканини! У 1980 році студентка-біолог висунула теорію, що трубчастий черв живе завдяки симбіозу — коли два види співпрацюють для взаємної користі. Дослідження підтвердили її гіпотези, виявляючи, що трубчастий черв, як господар, годує бактерії, а бактерії годують його.

Немов зябра, війка трубчастого черва збирають такі компоненти, як кисень і вуглець, котрі потрібні бактеріям, аби виробляти їжу. Ці війка не гойдаються прямо у палючій воді біля виливу,— це було б самогубство,— але коливаються у місці неподалік, де майже замерзла морська вода й вода з виливу змішуються. Звичайно, процес вироблення їжі потребує енергії. На поверхні землі, а також у верхній частині океану сонячне світло сприяє росту рослинності, завдяки чому утворюються органічні речовини. Але світло аж ніяк не доходить до глибоководної домівки трубчастого черва.

Енергія з надр землі

Творець майстерно влаштував так, аби надра землі постачали необхідну енергію, яка надходить з гідротермальних виливів та з того огидного сірководню. «Сонячне світло» гідротермальних районів — сірководень — забезпечує бактерій енергією, яку вони потребують для вироблення їжі. А «рослинами» тієї околиці є власне бактерії, бо вони становлять основу ланцюга живлення *.

Оскільки кров трубчастого черва містить молекули гемоглобіну, які у 30 разів більші, ніж у людей, бактерії отримують усі необхідні їм хімічні сполуки. Кров переносить ці хімічні сполуки до голодних бактерій, а вони у свою чергу виробляють їжу для трубчастого черва.

Життя біля виливу — скарбниця організмів!

Безсумнівно, жодне створіння, що живе біля виливу, не голодне, бо бактерії є всюди й часом покривають собою океанічне дно, немов ковдрою, яка сягає подекуди чимало сантиметрів завтовшки! Навіть у теплих турбулентних вихрах над виливами бактерії іноді збираються у великих «віхолах», утворюючи, по суті, живий суп. Подібно до трубчастих червів, деякі тварини люблять симбіотичні взаємини з бактеріями, у той час як інші безпосередньо живляться цими мікроорганізмами. Справді, гідротермальні виливи з усім їхнім розмаїттям надзвичайно продуктивних і активних живих істот прирівнюють до солончакових боліт, вологих тропічних лісів і шельфових коралових рифів.

 Фактично біля виливів уже виявили 300 нових видів організмів. Наприклад, гігантські білі двостулкові молюски й мідії (у світі вічної темряви пігмент — це непотрібна розкіш), восьминоги та ненажерливі білі краби, яким смакують делікатні війка трубчастих червів. Для захисту черви мають швидкий рефлекс, завдяки чому відразу ховають війка у безпечну трубку.

До інших істот, що мешкають біля виливу, належать морські павуки, слимаки, деякі види креветок (Chorocaris vandoverae), молюски-блюдечка, представники ряду веслоногих ракоподібних, схожа на вугра риба, яка ковзає по поверхні, де збираються бактерії та сірка, менші види трубчастих червів та інші черви. Наприклад, так званий «черв’як-спагеті» та помпейський черв’як (Alvinella pompejana). Відповідно до своєї назви «черв’яки-спагеті» нагадують жменю білих спагеті на скелях. Що робить унікальними помпейських черв’яків, так це їхня спроможність зносити температуру до +80°C! Звичайно, бактерії, що живуть біля виливу й покривають цих червів, теж можуть витримувати високі температури *.

Загадкове світло!

У 1985 році вчені були здивовані, коли біля виливів виявили креветок, які мали два подібні до ока органи зі світлочутливою хімічною речовиною, але без кришталиків. Звичайно, відразу виникло запитання: «Що можуть бачити ці створіння у світі цілковитої темряви?» Щоб з’ясувати це, дослідники використали високочутливу цифрову камеру, якою  послуговуються при фотографуванні мерехтливих зірок. Вони направили камеру на вилив, вимкнули світло й зробили фотографію.

Результат був надзвичайний. За словами науковця Сінді Лі Ван Дувр, фотографія показала «разюче, чітке сяйво з виразно окресленим краєм», де з «камінової труби» виходив потік гарячої води. Чи креветки послуговуються цим загадковим світлом, яке невидиме для людського ока? На думку пані Ван Дувр, хоч би як там було, знання про те, що гідротермальні виливи випромінюють світло, «відкриває повністю нове поле для дослідження».

Найбільша і найменша

Нещодавно виявили, що частина морського дна, яка багата на метан, є домівкою найбільших відомих вченим бактерій. Знайдені 1997 року, ці гіганти, які нагадують разок намиста, від 100 до 200 разів довші за пересічну бактерію. Вони також є великими любителями поїсти. Після них майже не залишається сліду від токсичних сульфідів, що містяться у відкладах, завдяки чому на цій території можуть жити інші морські створіння.

Найменшим живим організмом на землі може бути той, якого нещодавно також виявили під морським дном, хоча цього разу на глибині п’яти кілометрів! Повідомлення у «Нью-Йорк таймс» розповідало про це відкриття біля узбережжя Західної Австралії, яке виявилось «таким надзвичайним, що викликало гарячі міжнародні дебати». Головне питання дискусії полягає в тому, чи наноби — названі так, оскільки їхній розмір вимірюється в нанометрах, або мільярдних частинках метра, — належать до живих організмів. Вони подібні до грибів, за розміром майже як віруси, мають ДНК і, мабуть, швидко розмножуються, утворюючи густі колонії.

Тепер знайдено настільки багато живих істот, що чимало вчених вважає: загальна кількість мікроорганізмів, захованих у верхніх шарах земної кори, може значно перевищувати кількість організмів, що на поверхні землі! Ці відкриття викликали «переворот» у розумах науковців. Один вчений сказав: «Догма мікробіології за останні роки розвіялась. Поле діяльності відкрило себе по-новому. Це, по суті, нова наука».

Крім того, ці справді глибокі відкриття навчають нас чогось такого, що стоїть вище науки. Біблія з проникливістю говорить про суть цього: «[Божі] невидимі риси чітко видно вже від створення світу, оскільки вони помітні у вчиненому» (Римлян 1:20, НС). Приміром, Бог дуже дбає про чистоту. Це видно на прикладі бактерій та інших морських істот, які допомагають проводити детоксикацію багатьох потенційно отруйних речовин, що надходять з надр землі, й розкладених решток, котрі осідають з океанічних вод. Безумовно, Бог піклується про здоров’я планети і всіх живих істот на ній. Як ми побачимо з наступної статті, завдяки такій турботі Творця всі земні створіння можуть упевнено сподіватися чудового майбутнього.

[Примітки]

 [Рамка/Ілюстрація на сторінці 7]

Що таке гідротермальні виливи?

У певних місцях вздовж вулканічної системи серединно-океанічних хребтів морська вода просочується через тріщини у земній корі до надзвичайно гарячих зон. Тоді вона нагрівається, вступає в реакцію з породами і вбирає ряд хімічних сполук. Вода також стає легшою, піднімається до рівня морського дна й утворює гідротермальні виливи — гідротермальні джерела або гейзери. Вони «не поступаються силою та ефектністю своїм земним аналогам», говориться у певній праці.

Крім того, температура води в цих океанічних джерелах може сягати +400°C, вище температури розплавленого свинцю! Проте через тиск, який виникає внаслідок потужності океанічних вод, надзвичайно розігріта рідина не перетворюється на пару. Дивовижно, але кілька міліметрів від гарячого потоку температура морської води зазвичай лише декілька градусів вище нуля. Струмінь, що швидко охолоджується, викидає назовні мінерали, які осідають на морському дні й утворюють там вали та «камінові труби». Ці споруди можуть сягати до 9 метрів заввишки. Дослідники знайшли, наприклад, «камінову трубу» заввишки 45 метрів, майже 10 метрів у діаметрі й, що цікаве, вона далі збільшувалась!

Гідротермальні виливи можуть утворюватись і зникати спорадично, через що життя навкруги них ненадійне. Однак деякі створіння в стані вижити, переселяючись до інших виливів.

[Відомості про джерело]

P. Rona/OAR/National Undersea Research Program

[Рамка/Ілюстрація на сторінці 10]

Займистий лід!

Починаючи з 1970-х років, коли науковці стали досліджувати океанічне дно біля узбережжя Північної Америки, вони відкрили поклади дивовижної субстанції, яка називається гідрат метану — сполука замерзлої води і займистого газу метану. Метан виділяють мікроби, що живуть у мулі. Вони харчуються органічними речовинами, які осідають з океанічних вод. Потім метан сполучається з майже замерзлою водою, внаслідок чого утворюються кристали гідрату метану. Ці кристали подібні до мініатюрних кліточок з льоду, які ніби захопили метан у полон. Щоб утворились ці кристали, треба, аби температура води сягала вище точки замерзання, а морське дно лежало принаймні 500 метрів під водою. За таких умов кристали гідрату метану збільшуються, утворюючи іскристу, подібну до снігу субстанцію. Коли грудку цієї речовини підняли на поверхню і підпалили, вона загорілась червонуватим полум’ям. Згодом усе перетворилось на калюжу води.

Гідрат метану є багатим джерелом енергії. Вчені підрахували, що його поклади майже вдвічі більші, ніж запаси усіх інших паливних корисних копалин разом взятих! (До паливних корисних копалин належать кам’яне вугілля, нафта й природний газ, основним компонентом якого також є метан). Проте дотепер ці величезні запаси недосяжні, бо, коли гідрат метану забрати із середовища, в якому він формується, то це призведе до його швидкого розкладання.

Пласти гідрату метану теж містять виливи й «камінові труби», але рідина, яка фонтанує з них, є холодною, на відміну від гарячих джерел системи серединно-океанічних хребтів. Однак через те, що крізь виливи виходять токсичні клуби метану, сірководень і аміак, там процвітають громади трубчастих червів, молюсків, бактерій, які живляться хімічними сполуками, і багато інших організмів. У результаті обміну речовин бактерій, що харчуються метаном, вивільняються хімічні сполуки, котрі сприяють утворенню вапняку — такої ж нешкідливої субстанції, яка входить до складу коралів *.

[Примітка]

[Схема/Ілюстрація на сторінках 4, 5]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

Земна кора

Мантія (розплавлена)

Жолоб

Зона субдикції

Тектонічна плита

Рифт

Коли плити розсуваються, утворюються рифти.

[Ілюстрація]

Система серединно-океанічних хребтів опоясує Землю, як шов на тенісному м’ячику.

[Відомості про джерело]

NOAA/Department of Commerce

[Карта на сторінці 7]

(Повністю форматований текст дивіться в публікації)

Основні океанічні рифти й жолоби.

1. Маріанський жолоб.

2. Східнотихоокеанське підняття.

3. Галапагоський рифт.

4. Серединно-Атлантичний хребет.

[Відомості про джерело]

NOAA/Department of Commerce

[Ілюстрація на сторінці 8]

Мідії.

Їх було знайдено на глибині одного кілометра у Зеленому каньйоні, що в Мексиканській затоці.

[Відомості про джерело]

J. Brooks/OAR/National Undersea Research Program

[Ілюстрація на сторінках 8, 9]

Трубчасті черви.

Їхні делікатні війка містять кров, багату на гемоглобін.

 [Відомості про джерело]

OAR/National Undersea Research Program

[Ілюстрація на сторінці 9]

Краби.

Ці створіння зазвичай полюбляють трубчастих червів.

[Відомості про джерело]

I. MacDonald/OAR/National Undersea Research Program

[Ілюстрація на сторінці 9]

Гігантські двостулкові молюски.

Їх було виявлено на глибині трьох кілометрів; завдовжки вони сягали майже 30 сантиметрів.

[Відомості про джерело]

A. Malahoff/OAR/National Undersea Research Program

[Ілюстрація на сторінці 9]

Деяких молюсків витягли на поверхню.

[Відомості про джерело]

Photograph by William R. Normark, USGS

[Ілюстрація на сторінці 9]

Креветки.

Декотрі з них мають два окоподібні органи. Але що вони бачать у цілковитій темноті?

[Відомості про джерело]

EMORY KRISTOF/NGS Image Collection

[Ілюстрація на сторінці 11]

Наноби.

Найменші форми життя на землі?

[Відомості про джерело]

Dr. Philippa J. R. Uwins/University of Queensland