Тайны морского дна: мы знаем Марс лучше, чем океаны Земли

Джессика Ирвинг и Элизабет Дэй: Когда мы мечтаем о пейзажах, мы можем представлять холмистые долины или суровые горы. Но есть целый ландшафт, скрытый от человеческого взора: тайный мир морского дна.

Половина океанов Земли имеют глубину более 3,2 километра. Под ними скрываются огромные равнины, куда не проникает солнечный свет, гигантские зияющие впадины, образованные движением тектонических плит Земли, и гряды подводных гор, на которые никогда не ступала нога человека.

Мы имеем более подробные карты поверхности Луны, чем этих скрытых ландшафтов морского дна. Однако международный проект «Карта морского дна 2030» (Seabed 2030) имеет амбициозную цель: создать исчерпывающую карту наших океанов.

На сегодняшний день, несмотря на огромные усилия, полностью нанесено на карту менее трети площади океанов. Но один неожиданный способ помочь понять, что скрывается под поверхностью, может дать проект, над которым работает одна из нас (Джессика), под названием Mermaid — миссия, изначально предназначенная для обнаружения землетрясений.

Самый глубокий регион Земли, Марианская впадина, уходит вглубь на 2 километра больше, чем высота Эвереста. Но вдоль океанского дна также существуют десятки тысяч гор, поднимающихся вверх: подводные горы (гайоты). Традиционно наносимые на карты кораблями, современные спутниковые миссии раскрывают больше информации о них — действительно, по оценкам, количество известных подводных гор может удвоиться благодаря этим наблюдениям из космоса.

Что находится на дне океана?

Морское дно, как правило, геологически намного моложе континентов, составляющих сушу Земли. Новая порода образуется в срединно-океанических хребтах, которые змеятся через основные океаны Земли. Там находятся гидротермальные источники, условия в которых настолько отличаются от поверхностных, что астробиологи сравнивают их с другими планетами.

В то время как основные срединно-океанические хребты были нанесены на карту 70 лет назад, другие подводные горы, разбросанные по океанам, изучены гораздо хуже. Эти подводные горы часто имеют вулканическое происхождение и могут вырасти настолько большими, что их вершины выходят из океана, становясь островами. Например, от своей вершины до основания на дне Тихого океана потухший вулкан на Гавайях, Мауна-Кеа, выше Эвереста.

Многие подводные горы увенчаны коралловыми рифами, которые «утонули», опустившись слишком глубоко под поверхность океана. Но эти затопленные рифы остаются важными очагами биологического разнообразия в наших океанах, служа домом как для донных, так и для плавающих форм жизни.

Небольшое количество подводных гор в настоящее время растут — некоторые из них в конечном итоге станут новейшими островами Земли. Например, если подводная гора Вайлулу’у продолжит расти, она станет новейшим островом в архипелаге Самоа.

Новые подводные горы всё еще открывают. Может показаться странным пропустить гору, составляя карту местности, но их трудно найти под водой.

Как ученые пытаются нанести на карту морское дно?

Традиционные методы картографирования морского дна включают использование кораблей для оценки глубины океана. Новые достижения включают автономные подводные аппараты, которые могут оценивать глубину, и спутниковые миссии, которые могут «чувствовать» изменения гравитации, вызванные подводными горами.

Другой косвенный подход исходит от EarthScope-Oceans, консорциума, который управляет Mermaid — проектом, отправляющим маленьких роботов глубоко под поверхность океана для обнаружения землетрясений.

Роботы Mermaid плавают на глубине около 1,5 км, где давление воды в 150 раз выше, чем на поверхности. Эти роботы прослушивают волны давления, генерируемые сигналами от далеких землетрясений в твердых недрах Земли. С 2018 года одна флотилия датчиков Mermaid, развернутая в южной части Тихого океана, записала тысячи волн, связанных с землетрясениями.

Но в 2022 году ученые поняли, что роботы Mermaid записали кое-что еще: волны, проходящие через океан от вулкана. Мощное подводное извержение вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в южной части Тихого океана стало самым мощным за почти 150 лет. Помимо того, что извержение вызвало вулканические молнии и подняло шлейфы пепла на десятки километров в небо, оно также послало волны давления в воды Тихого океана.

Датчики Mermaid услышали эти волны за тысячи километров от вулкана. На некоторых из этих датчиков, разбросанных по океану на огромных расстояниях, звуки были практически идентичны. Но там, где звуки различались, недавнее исследование показало, что виноваты часто были подводные горы.

Подводные горы блокируют энергию, распространяющуюся через океан. Это открывает перспективу использования волн давления от подводных взрывов и извержений для прослушивания «акустических теней», создаваемых неизвестными подводными горами. Другими словами, находить подводные горы, слушая волны давления, которые они прерывают.

Будущее глубоководных ландшафтов

По мере того как мы исследуем морское дно, воздействие человека на него будет становиться все более очевидным. В то время как одни исследователи обнаруживают экзотические формы жизни, такие как глубоководные морские слизни в глубоководных впадинах, другие находят признаки микропластиковых отходов у обитателей впадин, например, у глубоководных амфипод-падальщиков (которые немного похожи на креветок).

Морское дно богато минеральными отложениями, многие из которых труднодоступны на суше, включая минералы, критически важные для производства батарей. Например, дно океана усеяно полиметаллическими конкрециями, богатыми редкоземельными элементами.

Участки приподнятого морского дна, такие как подводные горы, особенно вероятно содержат богатые кобальтом отложения — один из многих критически важных минералов, необходимых для перехода к «зеленой» энергетике и достижения целей ООН в области устойчивого развития.

Однако разведка и активная добыча полезных ископаемых в хрупких экосистемах, окружающих эти скрытые миры, вызывают споры из-за вреда, который они могут нанести.

Если мы хотим знать, где находятся ресурсы — и где дно океана больше всего нуждается в нашей защите, — жизненно важно, чтобы мы понимали ландшафты морского дна.

Зов бездны

Понимание топографии океанского дна — это не просто удовлетворение научного любопытства. Это ключ к устойчивому будущему человечества. От прокладки безопасных маршрутов для интернет-кабелей, соединяющих континенты, до прогнозирования цунами, вызванных подводными землетрясениями или оползнями, — знание рельефа дна спасает жизни и обеспечивает глобальную связь. Акустические методы, подобные тем, что используются в проекте Mermaid, открывают новую эру в исследовании океана, позволяя нам «слышать» ландшафт там, куда не проникает свет. Каждый новый сигнал, каждая расшифрованная волна приближает нас к моменту, когда белые пятна на карте Земли исчезнут окончательно, открыв перед нами не только новые ресурсы, но и новые миры, полные удивительных, еще не открытых существ.