Геохимики пробурили скважину под Затерянным городом на дне Атлантического океана
Глубоко в Атлантическом океане есть гидротермальное поле Затерянный город, известное своими причудливыми белыми карбонатными курильщиками. Там бьют щелочные горячие источники, насыщенные водородом и метаном. Живые организмы в этом месте существуют не за счет солнечного света, а за счет энергии, которая выделяется при реакциях воды с горными породами под землей. Геохимики выяснили происхождение раствора, питающего эту странную экосистему, о чем рассказали на страницах Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
Они пробурили скважину глубиной почти 1,3 километра в массиве Атлантис — и нашли там воду, поднимающуюся из недр под океаном. Химический анализ нашел в составе этой жидкости вещества, которые образуются при температурах до 300–350 °C. Кроме того, состав идентичен той воде, что изливается из источников. Таким образом, получены первые прямые доказательства, что Затерянный город подпитывается из перегретого глубинного водного резервуара.
В начале 2023 года ученые на борту бурового судна JOIDES Resolution пробурили скважину U1601C до глубины 1268 метров ниже уровня морского дна в массиве Атлантис в 800 метрах к северу гидротермального поля. Скважина прошла в основном через мантийные перидотиты с прослоями габбро. После завершения бурения взяли пробы воды с разных глубин скважины.
В верхней части (до примерно 465 метров) преобладала морская и пресная вода, попавшая туда во время бурения. В более глубоких пробах доля естественной «пластовой» воды, поступавшей из горных пород, возрастала. В самых глубоких образцах (около 675–800 метров) на нее приходилось уже до 80% объема жидкости.
Путь воды из недр на дно
- a) Рельеф дна массива Атлантис с указанием расположения скважин и гидротермального поля Затерянный город.
- b) Сейсмический профиль. Вскрытые скважиной габбровые породы (показаны красным) контрастируют с преимущественно серпентинизированными перидотитами в скважине по соседству.
- c) Литологическая колонка с отметками глубин, на которых производился отбор проб воды.
Химический состав глубинной воды установил, что она успела прореагировать с минералами пород — магния в ней почти не было, зато оказалось больше кальция и некоторых других элементов. Такие изменения требуют длительного контакта с горячими породами.
По этим признакам легко понять, через что прошла вода на своем пути вверх. Отсутствие магния и высокое содержание кальция — очевидный признак интенсивного взаимодействия воды с габбро и ультрамафическими породами. Кроме кальция, жидкость обогатилась литием, рубидием, цезием и стронцием, которые она выщелочила из породы. Такой химический профиль практически полностью соответствует модельным представлениям о глубинном компоненте гидротермальных источников Затерянного города.
Полученные результаты авторы называют первым прямым доказательством существования глубинной высокотемпературной циркуляции флюидов через габбровые и ультрамафические толщи под массивом Атлантис.
«Эти результаты показывают, как морская вода проникает глубоко в океанские плиты и переносит химическую энергию в более мелководные горизонты, потенциально поддерживая там микробную жизнь», — пишут они.
Внеземные последствия открытия
У открытия далеко идущие последствия. Оно показывает, что обогащенная водородом природная вода может формироваться в результате реакций с участием глубинных пород коры — это важно как для понимания энергетических циклов Земли, так и для поисков внеземной жизни. Затерянный город считается одним из земных аналогов потенциально обитаемых сред на покрытых льдом океанских лунах.
Из-за того, что пробы брали сразу после бурения, они были сильно загрязнены примесями морской воды, пресной воды и бурового раствора. Исследователи намерены вернуться к скважине после того, как в ней установится равновесный режим, и использовать газонепроницаемые пробоотборники, чтобы получить более чистые образцы для анализа.
