Секреты асфальтовых вулканов

Секреты асфальтовых вулканов

Асфальтовые вулканы, которым в научной описи мира всего 10 лет от роду, считаются одной из самых необычных экосистем. Высятся эти горы на морском дне, на глубине около 3000 метров. Лишь роботам пока удавалось проникать сюда, к таинственным Black box океана, как иногда называют их географы, шутливо обыгрывая их цвет и загадочность.

Как же возникли эти вулканы? Где их можно встретить? Что вообще мы знаем об этих «черных ящиках», затерянных под водой? Как они были открыты?

Мексиканский залив, 1 ноября 2003 года. Ранний утренний час. Немецкое научно-исследовательское судно Sonne («Солнце») занимается поиском залежей гидрата метана в бухте Кампече, к северо-западу от полуострова Юкатан. Руководят экспедицией Герхард Борман из Бременского университета и Ян Макдональд из Техасского университета. Эта бухта привлекла их внимание потому, что на фотографиях, сделанных из космоса, тут были замечены пятна нефти. Идет картографирование неизвестного участка дна площадью 7000 квадратных километров. Здесь и обнаруживается целая горная система. Двадцать два больших холма. Они достигают в высоту от 450 до 800 метров.

Асфальтовый вулкан в Мексиканском заливе

Но куда внушительнее они выглядели бы для того, кто мог бы их осмотреть, проникнув на дно бухты (забудем о мраке, царящем на этой глубине). Перед ним, заслоняя подводный окоем, высились бы широченные горы-богатыри, составлявшие в поперечнике от 5 до 10 километров. Полого вздымались их склоны, немалая тяжесть чувствовалась в округлых вершинах. Самим исследователям эта подводная система показалась просторным полем дюн, только дюн очень высоких, будто на них наведено увеличительное стекло.

Конечно, подобные открытия будут продолжаться еще долго. Дно Мирового океана зияет белыми пятнами и ждет подробного нанесения на карту. Но все эти частные достижения будут лишь «тысяча первой правкой давно известного в общих чертах плана». Сенсацией та находка стала, лишь когда в эту горную страну спустился робот и увидел то, чего не должно было быть. Чего никогда еще не было.

…Первые кадры репортажа, переданного машиной, были скучны и утомительны для самих ученых. Пустынный подводный уголок выглядел безынтересно. Но скоро все изменилось. Свет прожектора выхватил черные образования на морском дне, покрытые сетью трещин и разломов. Некоторые напоминали застывшие потоки базальтовой лавы на Гавайских островах. И, словно над цветущим лугом, над этой каменистой грядой все было полно жизнью. Кружили стаи рыб, мельтешили рачки, показывались моллюски, вились трехметровые черви. Это был настоящий подводный оазис, привлекавший к себе все живое. Но что за странная порода покрывала морское дно? И чем питались животные, поселившиеся в этой глубоководной области, куда не проникал солнечный свет? Что составляло здесь основу пищевой цепи? Химический анализ проб грунта выявил здесь и гидрат метана, и нефть, чьи запасы на дне Мексиканского залива достаточно велики, и материал, который вообще не ожидали тут увидеть – асфальт. Холмы были подводными вулканами, которые выбрасывали вместо раскаленной лавы жидкий асфальт.

Ранее исследователям случалось обнаруживать небольшие участки морского дна, покрытые этим материалом. Но в бухте Кампече толщина асфальтового покрова достигала 4 метров. Вероятно, он образовался в результате серии следовавших друг за другом извержений. «Судя по структуре асфальтовых отложений, которые напоминают лаву, изливавшийся материал вначале был разогрет до высоких температур, а потом, стекая несколько сотен метров по склону, постепенно остывал и затвердевал», – писал Ян Макдональд на страницах журнала Science.

Почему же подобные вулканы появились в Мексиканском заливе?

Потому что здесь, как, может быть, нигде еще, соединилось несколько важных условий.

В юрском периоде здесь, на месте пересохшего моря, образовались пласты отложений, содержавшие соли, растворенные прежде в воде. Позднее эти пласты мощностью до тысячи метров были укрыты новыми слоями осадочных отложений и постепенно оказались на глубине от 8 до 15 километров. Прямо над ними простирались теперь воды Атлантического океана.

Плотность соли была меньше, чем окружавших ее слоев породы. Поэтому при громадных давлениях, царящих на этой глубине, пласты соли постепенно, за многие миллионы лет, выдавливались наверх. Образовались так называемые диапировые складки, принявшие здесь вид соляных столпов. Они стали остовами будущих вулканов.

Необходимая для них асфальтовая смесь тоже образуется при определенных условиях – при наличии на глубине нескольких тысяч метров, в толще донных отложений, колоний микроорганизмов, которые питаются нефтью, перерабатывая и разлагая ее. Нефти же в Мексиканском заливе много. Итак, все условия для возникновения асфальтового вулканизма налицо.

Каким же образом поток жидкого асфальта, произведенного колониями микробов, поднимается из недр земли на ее поверхность, преодолевая путь в тысячи метров? Что служит лифтом для асфальта? Что выталкивает его наверх?

Объяснение, очень неожиданное, было дано в 2005 году в статье, опубликованной на страницах журнала Eos (одним из авторов ее являлся Герхард Борман). В ней говорилось об особой «субстанции», которая движет потоком асфальта, – о «суперкритической воде». Речь идет о воде, которая находится под огромным давлением, в три сотни атмосфер и более, а потому разогревается до 400 °С, не закипая при этом и не испаряясь. Таким образом, она принимает форму, промежуточную между жидкой и газообразной, и по своим характеристикам разительно отличается от обычной воды. Она, например, растворяет нефтепродукты и асфальт, но перестает растворять соль, не смешивается с ней. В Мексиканском заливе, и именно в бухте Кампече, сложились подходящие условия для перехода воды в это необычное состояние.

Изливаясь из кратера вулкана, эта вода моментально стынет, избавляясь от своего груза. Вязкие асфальтовые потоки преодолевают сотни метров, стекая по склонам вулканического конуса, прежде чем затвердеют на холоде (температура воды на дне бухты составляет около 4 °С).

Асфальт на улицах наших городов – это символ чего-то враждебного самой природе и жизни. Трудно поверить, что мертвенные, асфальтированные площадки могут где-нибудь стать настоящими оазисами, дать приют самым разным животным. Но это случилось.

С чего же начинается пищевая цепь в этой экзотической экосистеме? Может быть, в основе жизни всего сообщества, поселившегося здесь, лежат процессы разложения метана и синтеза из него питательных веществ? Если метан действительно выделяется во время извержений вулканов, то он становится пищей для многочисленных специализированных бактерий, которые питаются только им. Сами бактерии или продукты их выделения, в свою очередь, служат пищей другим животным, которых поедают опять же третьи животные.

А что, если и природа асфальтового вулканизма совсем иная? Возможно, тут не играет никакой роли «суперкритическая вода», и мы имеем дело с холодными источниками, изливающими из кратера асфальтовую массу вместе со струями метана?

Тем временем асфальтовых вулканов становится все больше. Так, в 2010 году были открыты семь подобных вулканов у берегов Калифорнии. Исследования показали, что их бурные извержения начались около 44 тысяч лет назад и завершились около 31 тысячи лет назад.