Гидротермальные источники срединно-океанических хребтов

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Запрос «Чёрные курильщики» перенаправляется сюда; см. также другие значения.
«Чёрный курильщик»

Гидротерма́льные исто́чники среди́нно-океани́ческих хребто́в (также известные как «чёрные курильщики»[прим. 1]) — действующие на дне океанов многочисленные источники, локализованные в осевых частях срединно-океанических хребтов. Из них в океаны поступает высокоминерализованная горячая вода под давлением в сотни атмосфер. Представляют собой трубообразные образования, достигающие высоты в десятки метров, устойчивость которых обеспечивается действием силы Архимеда (сила выталкивания).

Общие сведения

Впервые гидротермальные источники на дне океана были исследованы в 1977 году во время погружения глубоководного обитаемого аппарата «Алвин» к востоку от Галапагосских островов[1][2], первые "чёрные курильщики" были детально исследованы с помощью обитаемых подводных аппаратов «Сиана» в феврале 1978 года и «Алвин» в марте 1979 года.

Гидротермальные океанические источники выносят растворённые элементы из океанической коры в океаны, изменяя кору и внося весьма значительный вклад в химический состав океанов. Совместно с циклом генерации океанической коры в океанических хребтах и её рециклирования в мантию гидротермальное изменение представляет двухэтапную систему переноса элементов между мантией и океанами. Рециклированная в мантию океаническая кора, видимо, ответственна за часть мантийных неоднородностей.

«Курильщики» извергают геотермальную воду температурой до 400 °C. Из-за большого давления эта вода не кипит, а находится в сверхкритическом состоянии. Причина чёрного цвета и мутности — взвесь сульфидов металлов. Соприкасаясь с океанской водой, геотермальная охлаждается, из неё первыми выпадают сульфиды железа, меди и никеля, окрашенные в чёрный. Именно из них образуются трубы «курильщиков». В процессе дальнейшего охлаждения (200—300°С) из геотермальной воды выпадают сульфиды цинка и марганца, окрашенные в белый, так что дно вокруг «черных курильщиков» белого цвета. При медленном подъёме геотермальной воды она остывает до 300 °C ещё до соприкосновения с океанской водой, при этом образуются «белые курильщики» с трубами из сульфидов цинка и марганца.

В геотермальной воде также содержатся сероводород, калий, магний. Она имеет щелочную реакцию[3].

Оазисы жизни

Гидротермальные источники являются своеобразными «оазисами жизни» в глубинной афотической зоне океана, существующих на основе не фотосинтеза, а хемосинтезирующих бактерий. Это среда обитания необычных биологических сообществ, обеспечивающих формирование независимых экосистем. Таким образом, к ним приурочены самые глубокие части биосферы, достигающие глубины 2500 метров и более[прим. 2].

В 2016 году опубликованы исследования[4], согласно которым последний общий предок всех живых организмов (LUCA), существовавший примерно 3,8 млрд лет назад, мог быть жителем именно гидротермального источника.

Вклад в тепловой баланс Земли

Гидротермальные источники вносят определённый вклад в тепловой баланс Земли. Под срединными хребтами мантия подходит наиболее близко к поверхности. Морская вода по трещинам проникает в океаническую кору на значительную глубину, вследствие теплопроводности нагревается мантийным теплом и концентрируется в магматических камерах. Далее внутреннее давление перегретой воды в камерах приводит к выбросу высокоминерализованных струй из источников на дне.

Их суммарный вклад в тепловой баланс Земли составляет около 20 % от всего выделяемого геотермального тепла — ежегодно чёрные курильщики извергают порядка 3⋅109 тонн высокоминерализованной разогретой до 350 °C воды, и порядка 6⋅1011 тонн — низкотемпературные источники (выше 20 °C)[].

Примечания

  1. ↑ Наряду с «чёрными курильщиками» выделяют также «белые курильщики», которые извергают более светлоокрашенные растворы и взвеси минералов, содержащие в большом количестве барий, кремний и кальций.
  2. ↑ Наиболее глубокие курильщики из обнаруженных располагаются на глубине около 5000 м в Каймановой впадине

Источники

  1. ↑ John B. Corliss, Jack Dymond, Louis I. Gordon, John M. Edmond,Richard P. von Herzen, Robert D. Ballard, Kenneth Green,David Williams, Arnold Bainbridge, Kathy Crane, Tjeerd H. van Andel. Submarine Thermal Springson the Galápagos Rift (англ.) // Science. — 1979. — Vol. 203, iss. 4385. — P. 1073–1083. Архивировано 27 марта 2019 года.
  2. ↑ Сагалевич А.М. Роль визуальных наблюдений в глубоководных исследованиях океана // Природа. — 2018. — Вып. 8 (1236). — С. 58–66.
  3. ↑ Михаил Никитин, 2016, с. 141.
  4. ↑ Последний общий предок всех живых организмов оказался лишь «наполовину живым». Дата обращения: 27 июля 2016. Архивировано 16 августа 2016 года.

Литература

  • Лобье Люсьен. Оазисы на дне океана / Пер. с англ. М. А. Долголенко. — М: Гидрометеоиздат, 1990.
  • Михаил Никитин. Происхождение жизни. От туманности до клетки. — М.: Альпина нон-фикшн, 2016. — 542 с. — ISBN 978-5-91671-584-2.
  • Галкин, С. В.. Гидротермальные сообщества Мирового океана: структура, типология, география = Hydrothermal Vent Communities of the World Ocean. Structure, Typology, Biogeography / С. В. Галкин ; Российская акад. наук, ин-т океанологии им. П. П. Ширшова, Российский фонд фундаментальных исслед.. — М. : Геос, 2002. — 197 с., XXIV с. цв. ил. : ил., табл. — ISBN 5-89118-287-4.

Ссылки