Обитатели земных глубин. О самых странных существах на планете - Карен Ллойд

Эта глава о том, как ученые извлекают образцы из-под поверхности земли: из неглубоких мест, куда можно добраться руками, из таких глубоких, где для бурения необходимы усилия нескольких государств, или из таких удачных мест с природными источниками, где микробы сами выходят на поверхность. Однако вне зависимости от того, как это происходит, сбор подповерхностных образцов – всегда в какой-то степени приключение, которое, как я расскажу дальше, иногда сопряжено с болью или неудобствами. Мы делаем эту работу не потому, что она легкая.

Один из простейших способов проникнуть вглубь земной коры – вручную затолкать пластиковую полую трубку в ил и вытянуть ее обратно с попавшими внутрь отложениями. Примерно как опустить соломинку в вязкий напиток, прижать ее сверху пальцем и извлечь попавшую внутрь жидкость. Метод с соломинкой (он работает одинаково хорошо и когда я вручную устанавливаю пластиковые пробоотборники в устье реки в Северной Каролине, и когда направляю их с помощью подводного автоматического устройства в океане) не позволяет проникнуть очень глубоко, но иногда для наших исследований этого достаточно. Если образцы берут из слабо освещенных мест с очень незначительным притоком свежих питательных веществ из внешнего мира, их можно считать подповерхностными. Такие условия всегда соблюдаются на дне глубокого океана. Весь материал, который извлекают из ила с глубины в сотни метров под толщей воды, был полностью лишен солнечного света и подвергался очень незначительному влиянию внешнего мира.

Небольшие модификации наших полых пробоотборников позволяют использовать метод соломинки и на большей глубине. Такая модифицированная технология, названная гравитационным методом отбора, предполагает замену полой трубки на гигантскую девятиметровую стрелу, которую укрепляют с помощью металлических стабилизирующих ребер и нескольких тонн металлического груза в области головки. Гравитационный пробоотборник поднимают краном с кормы исследовательского судна, а затем сбрасывают в воду. Стрела пронзает толщу воды и врезается в морское дно, глубоко погружая трубу пробоотборника. Заполненную трубу лебедкой поднимают со дна обратно на судно, следя, чтобы она не раскачивалась и не убила кого-нибудь на палубе. Внутреннюю пластиковую трубку (сердечник) выдвигают из металлической трубы, кладут на палубу и разрезают циркулярной пилой. И потом исследователи могут рассмотреть все слои и отобрать пробы из любого места.

Когда я разглядываю поперечные срезы гигантских кернов, меня всегда поражает, что, хотя это “всего лишь грязь и камни”, разные пласты морского дна немного различаются между собой, и это бывает очень красиво. Цвет их меняется от коричневого до белого, красного, серого, черного или даже ярко-голубого либо зеленого, как морская пена, а иногда образуются слои или тигровые полоски. Время от времени встречаются небольшие вкрапления железной ржавчины или крохотные кристаллики карбонатов, и это показывает, что над созданием минералов трудились микробы. А иногда попадаются слои гравия или ракушек, что позволяет представить, каким было морское дно много тысяч лет назад. В 2009 году, наклоняясь над собственным животом (я была беременна), я отбирала образцы жидкости из керна на палубе корабля в заливе Орхус в Дании. Как обычно, по мере того, как я брала пробы со все большей глубины, выдавить воду становилось все труднее, поскольку отложения со временем спрессовываются. Но вдруг я наткнулась на слой гравия, где было полно воды. Я быстренько произвела расчеты, и у меня получилось, что эти крупнозернистые отложения, скорее всего, оказались на дне в то время, когда Данией правили викинги, – примерно тысячу лет назад.

Когда вы изучаете керн, вы не просто его рассматриваете. Иногда еще больше информации можно извлечь из запаха. Образцы прямо c поверхности почти не пахнут – примерно как глина, из которой лепят горшки. Но если провести носом над более глубокими слоями керна, вы почувствуете запах тухлых яиц. Он объясняется наличием сульфидов – продуктов жизнедеятельности микробов, которые дышат сульфатами. Керны из устья реки Уайт-Оук в Северной Каролине, где я частенько бываю, пахнут уже на глубине сантиметров в десять. В кернах из глубокого моря зловоние начинается ниже нескольких метров. Это различие связано с тем, что в устье реки попадает гораздо больше органических веществ, чем в глубокое море, поэтому процессы идут гораздо быстрее. Часто к аромату сульфидов примешиваются запахи других продуктов жизнедеятельности микробов, расщепляющих мертвые организмы. Эти пахучие молекулы – родственники тех, что придают специфический запах благородным винам и сырам, но поверьте, морские отложения пахнут куда менее приятно. И однако же мой чудесный научный руководитель Андреас Теске вдыхал эти пары, как сомелье, комментируя тонкие ноты кадаверина и богатый аромат путресцина[12].

По мере перемещения вдоль керна, а значит, дальше назад во времени запах серы потихоньку отступает. Сульфиды – очень активные соединения и любят взаимодействовать с железом, которое на морском дне присутствует в изобилии. Большинство плавающих в океане микробов экономят железо, запасают его и борются друг с другом, чтобы завладеть любым доступным атомом. Но в глубоких слоях на долю железа приходится до 8 % общей массы отложений, так что у здешних обитателей его предостаточно. И оно быстро связывает все зловонные сульфиды, образуя черный пирит[13]. Еще глубже отложения черного пирита исчезают, но остаются глины и карбонаты, которые часто пахнут мелом, а иногда источают амбре бензозаправочной станции. В таких местах, как Мексиканский залив, древние залежи нефти, привлекающие компании вроде Shell или BP, придают нашим образцам сильный запах.

Отбор проб может быть сопряжен с опасностью. Метан плохо растворяется в воде, он выделяется, как пузырьки газа из бутылки кока-колы. Однако на глубине под давлением толщи океанской воды он растворяется. И в результате придонный ил часто перегружен метаном. Когда мы поднимаем ил со дна и вытягиваем его на корабль, из-за резкого перепада давления метан может взорваться, как бомба. В 2006 году я работала на корабле в Мексиканском заливе. Мы вынимали керн за керном, надеясь, что найдем метан, но почти ничего не нашли. Мы добросовестно изучали керны и анализировали образцы сутки напролет, но они не оправдывали наших ожиданий. Наконец мы забросили еще один гравитационный керн. И когда мы вытащили его на палубу, как длинную металлическую рыбу, из верхней части трубки мощным фонтаном хлынул ил. Мы рассчитывали найти какое-то количество метана, но попали в жилу, и