«Миры» в действии

Эксплуатацию аппаратов «Мир» после их приемки можно разделить на два периода, которые обусловлены экономической ситуацией в нашей стране. В течение первого периода (1988–1991) использование НИС «Академик Мстислав Келдыш» с аппаратами «Мир» осуществлялось на базе бюджетного финансирования. В эти годы было проведено семь экспедиций по научным программам и одна, специальная, – к месту аварии атомной подводной лодки «Комсомолец». Будучи хорошо спланированными и организованными, эти научные экспедиции дали много интересных результатов, внеся ценный вклад в российскую и мировую науку. В отличие от последующих лет, в тот период ученые сами выбирали районы работ, ставя перед собой конкретные исследовательские цели.

Ситуация резко изменилась после 1991 года, когда начались радикальные перемены в нашем государстве. Происходившие реформы, конечно же, сказались и на положении в Академии наук и академических институтах. Сначала сократилось, а затем и вовсе было отменено финансирование экспедиционной деятельности. Пришел период выживания отечественной науки. Правда, положение нашего судна с аппаратами «Мир» нельзя было назвать совсем безнадежным: мы были востребованы, так как еще в первый период эксплуатации аппаратов сумели наладить контакты с иностранными организациями, благодаря которым получали неплохие предложения на проведение различных подводных работ. Однако существовали в ту пору некие внутренние противодействия; они были вызваны отсутствием взаимопонимания с некоторыми людьми и их желанием направить наши усилия в чисто коммерческое русло.

В этой ситуации неоценимую поддержку оказало нам Отделение океанологии, физики атмосферы и географии Российской академии наук и академик-секретарь этого отделения Владимир Евсеевич Зуев. Он быстро разобрался в ситуации и взял на себя шефство над нашей деятельностью. По согласованию с руководством Академии наук им в период 1992–1995 годов был подписан ряд контрактов с зарубежными организациями на проведение работ с использованием ГОА «Мир». Участие В. Е. Зуева в значительной степени способствовало сохранению судна «Академик Мстислав Келдыш» и аппаратов «Мир-1» и «Мир-2» как действующего глубоководного комплекса в рамках Российской академии наук. Мы очень благодарны Владимиру Евсеевичу за эту важную и своевременную поддержку.

В течение 1992–2001 годов были проведены 23 экспедиции, из которых 16 – по соглашениям с зарубежными научными организациями и фирмами и 7 – по договорам, заключенным с российскими организациями (на атомные подводные лодки «Комсомолец» и «Курск»). В каждой экспедиции, независимо от ее направленности, принимали участие сотрудники Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, а в ряде рейсов – ученые других институтов и научных организаций России. На базе полученных результатов опубликовано более 200 научных статей в отечественных и зарубежных журналах, подготовлены монографии. В частности, интересная монография появилась в результате многолетних научных исследований в районе нахождения АПЛ «Комсомолец»; в отдельной книге обобщены результаты комплексных исследований в районе гибели «Титаника». Сданы в печать две монографии по геологическим и биологическим исследованиям гидротермальных полей с применением ГОА «Мир». Все это позволяет поддерживать на международной арене высокую репутацию ГОА «Мир» как глубоководных исследовательских аппаратов.

Работы по соглашениям с иностранными организациями и фирмами, проведенные в течение 1992–2001 годов, значительно расширили спектр глубоководных операций. Если в 1988–1991 годах проводились лишь плановые исследования, то во время второго периода начались специальные подводно-технические работы: поисковые операции, подъем донных объектов; особые, как на АПЛ «Комсомолец», подводно-технические операции с применением уникальных глубоководных технологий; съемки глубоководных кино- и видеофильмов, организованные профессиональными студиями с использованием принципиально нового оборудования и новых методов съемки и т. д. Теперь практически все экспедиции проводятся с участием иностранных ученых, специалистов по подводной технике, представителей таких крупных научных организаций, как Национальное географическое общество США, Национальная Администрация США по изучению океана и атмосферы (NOAA), Вудсхолский океанографический институт; ряда университетов США, а также представителей известной канадской кинофирмы Imax и компании Голливуда. В созданных за этот период фильмах впервые в истории мирового кино появились натурные глубоководные съемки. Все это принесло «Мирам» мировую известность.

Ведущие специалисты-подводники признают, что сегодня «Миры» – наиболее современные и совершенные глубоководные обитаемые аппараты. А название нашего судна обеспечения – пожалуй, самое популярное в мире среди остальных судов научного флота: его называют просто «Келдыш», и во время его заходов в порты сотни людей специально приезжают посмотреть на него и аппараты «Мир».

Невозможно описать все многообразие научных исследований и специальных глубоководных операций, которые проводились с помощью ГОА «Мир». Однако можно выделить несколько наиболее важных направлений, которые имели большую государственную значимость и принесли судну и аппаратам мировую известность. К наиболее весомым из них относятся:

1. Исследования гидротермальных полей на дне океанов.

2. Научные исследования и специальные подводно-технические работы на атомных подводных лодках «Комсомолец» и «Курск».

3. Глубоководные кино- и видеосъемки на «Титанике» с применением новейших технологий.

4. Видео- и фотосъемки на глубоководных объектах – линкоре «Бисмарк», японской лодке «I-52» времен Второй мировой войны и других объектах.

5. Исследование внутренних водоемов Азии и Европы: озера Байкал и Женевского озера.

Этим направлениям глубоководных работ и будут посвящены следующие главы.

Глава третья
Дым на дне океана

После приемки аппаратов «Мир» и возвращения судна «Академик Мстислав Келдыш» в Калининград была запланирована научная экспедиция в район 26° с. ш., на Срединно-Атлантический хребет (САХ), где находится гидротермальное поле ТАГ (Трансатлантический геотраверз). Возглавлял экспедицию член-корреспондент АН СССР (ныне академик РАН) А. П. Лисицын; автор этих строк выполнял функции заместителя начальника экспедиции и руководил подводными операциями. Это был 15-й рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш».

Несмотря на множество технических недоработок в аппаратах «Мир», эта экспедиция была необходима, поскольку требовалось испытать ГОА в режиме цикла научных погружений. Ограничив рабочую глубину 4000 метров, что достаточно для исследовании в районе ТАГа, мы обеспечили безопасность работ, ибо насосы высокого давления, как показали испытания, отказывали на глубине 5000 метров.

Здесь, наверное, следует сделать отступление и рассказать о том, что же такое гидротермы, и совершить краткий экскурс в историю открытия гидротермальных полей на дне океана.

Все началось с открытий, которые пришлись на начало второй половины XX века. Когда-то предполагали, что на поверхности нашей планеты никаких движений континентов не происходит: они зафиксированы в том самом положении, в каком находились с момента рождения Земли. Во времена, предшествовавшие великим современным открытиям, ученые не располагали столь широкой информацией о строении дна Мирового океана, которая накоплена в последние полвека.

В 1953 году американские ученые Р. Дитц и Г. Менард опубликовали результаты картирования дна Тихого океана с помощью эхолота: на карту легли крупные протяженные структуры, возвышающиеся над уровнем океанского ложа и изобилующие разломами и сбросовыми уступами. В 1956 году американские ученые М. Юинг и Б. Хизен на основании многочисленных исследований сделали заключение, что океанское дно рассекают системы Срединно-океанических хребтов, которые опоясывают земной шар, имея общую протяженность около 80 000 километров, и возвышаются над ложем океана на 2–3 километра. В центральной части хребтов находятся осевые рифты (расселины, ограниченные сбросами). Глобальной системе срединно-океанических хребтов противостоит система глубоководных желобов, расположенных с внешней (океанической) стороны хребтов.

На базе этих открытий была разработана теория глобальной тектоники литосферных плит. Эта теория получила название вегенеровской революции – в честь геофизика Альфреда Вегенера, который еще в начале XX века высказал предположение о движении континентов. Согласно этой теории, твердая оболочка Земли – литосфера – разбита на несколько плит, которые перемещаются по вязкой астеносфере. Там, где плиты раздвигаются, происходит подъем к поверхности глубинного вещества и образование новой океанической коры. Раздвижение плит получило название спрединга. Скорость спрединга в различных районах океана разная: на Срединно-Атлантическом хребте она составляет 1–2 сантиметра в год, а в районе Восточно-Тихоокеанского поднятия достигает 18 сантиметров в год. Противоположный спредингу процесс (субдукция) происходит в районах океана, где плиты сходятся: одна из них погружается под расположенные по периферии глубоководных желобов участки земной коры, образуя зоны субдукции. Было установлено, что подъем вещества, нередко сопровождаемый вулканическими процессами, происходит в пределах внутреннего рифта в очень узкой зоне, около 2 километров. Эта зона, где и формируется новая кора, выражена в рельефе в виде осевого поднятия, по высоте редко превышающего 500 метров. С обеих сторон от осевого поднятия находятся узкие депрессии (понижения, впадины), где в результате спрединга образуются многочисленные трещины. Морская вода по трещинам устремляется в глубинные слои океанической коры и разогревается там до высокой температуры. Она взаимодействует с окружающими породами, насыщаясь различными химическими элементами. Разогретая масса, содержащая металлы, минералы и другие рудообразующие элементы, изливается в холодное придонное пространство и охлаждается. Присутствующие в этих гидротермальных излияниях тяжелые частицы оседают на дно, формируя сначала небольшие холмики, а затем настоящие горы, сложенные сотнями тысяч и миллионами тонн сульфидных руд с высокими концентрациями различных металлов: меди, цинка, железа, серебра, золота и др.

Дальнейшие сенсационные научные открытия были связаны с применением подводных обитаемых аппаратов. В 1976 году в районе Галапагосского рифта американские ученые, используя глубоководный буксируемый аппарат «Ангус», получили фотографии необычной донной фауны. Но еще до этого с научно-исследовательских судов, в том числе и отечественного судна «Дмитрий Менделеев», здесь производили измерения параметров водной среды и установили высокие значения теплового потока и аномальные концентрации метана и гелия в пробах придонной воды. В феврале – марте 1977 года в районе Галапагосского рифта состоялась первая экспедиция обитаемого аппарата «Алвин», принадлежащего Вудсхолскому океанографическому институту. Ее результаты были ошеломляющими. Ученые из иллюминаторов впервые увидели потоки теплой воды на глубине 2500 метров, струящиеся вверх из каждой расщелины, из каждого отверстия в морском дне.

Обилие жизни и разнообразие видов необычных животных потрясло подводных наблюдателей. Анализ придонной воды и представителей фауны, поднятых аппаратом «Алвин», показали, что на поверхности дна обитают хемосинтезирующие бактерии, которые составляют основу пищевых цепей гидротермальных животных.

Таким образом было подтверждено существование в океане явления хемосинтеза, открытого в конце XIX века русским ученым С. Н. Виноградским: образование органического вещества на дне океанов, при полном отсутствии солнечного света, осуществляется некоторыми видами бактерий из двуокиси углерода не за счет солнечной энергии, как при фотосинтезе, а за счет энергии, получаемой при окислении восстановленных неорганических соединений, которые выносятся гидротермальным флюидом из глубинных слоев океанической коры.

Когда было открыто явление хемосинтеза, полагали, что для образования первичного органического вещества в условиях полной темноты обязательно необходима высокая температура, стимулирующая метаболическую активность бактерий. Но несколько позже, в начале 80-х годов XX века, были обнаружены районы, в которых выхода горячих флюидов не наблюдалось, тем не менее они тоже были населены гидротермальными животными. Исследования этой необычной фауны показали, что носителями энергии в таких случаях служат сероводород и метан. На локальных участках дна благодаря хемосинтезу образуются специфические сообщества ранее не известных донных организмов, причем их поселения отличаются огромной биомассой: вместо обычных граммов – до 40–60 килограммов на квадратный метр. Большое разнообразие форм и видов животных, встречающихся в этом сообществе, зачастую их яркая окраска и высокая плотность поселения на небольшом участке дна создают впечатление настоящего оазиса на фоне редких рыб, морских звезд, губок, кораллов и других животных, эпизодически попадающихся на больших глубинах океана несколько в стороне от гидротерм.

Следующее очень важное открытие было сделано в 1978 году на Восточно-Тихоокеанском поднятии, в районе 21° с. ш. Из иллюминаторов аппарата «Алвин» ученые увидели черный дым, струящийся из «труб» на глубинах 2500–2600 метров. Если температура изливающейся воды на Галапагосском рифте не превышала 20 °C, то здесь она достигала 300–350 °C в жерле «курильщика» – так ученые назвали эти постройки, образовавшиеся в результате осаждения сульфидов металлов, которые были вынесены гидротермальным флюидом в виде черного облака взвешенных частиц. Во флюидах было определено высокое содержание сероводорода, а большие площади дна оказались густо населены гидротермальной фауной, близкой по своему видовому составу к фауне Галапагосского рифта.

В последующие годы (конец 70-х – начало 80-х) на дне океана была сделана целая серия открытий в районах, изобилующих гидротермами. Первые гидротермальные поля были открыты в Тихом океане, где скорость раздвижения литосферных плит гораздо выше, чем в Атлантическом и Индийском. Появилась гипотеза, что гидротермальные излияния на дне возможны только в районах с высокой скоростью спрединга литосферных плит, но это практически исключало наличие гидротермальных полей в Атлантике. Однако в 1985 году группа американских ученых, возглавляемая Питером Рона, подняла со дна Атлантического океана креветок, пахнущих сероводородом. Это было сделано в районе 26° с. ш. В 1986 году в этом районе с «Алвина» наблюдались мощные выбросы черного дыма из труб и гидротермальные сочения через осадки на возвышениях дна. Здесь ученые обнаружили целые креветочные рои, сплошь покрывавшие большие площади донной поверхности. Креветки были основным видом животных и еще в восьми, открытых позднее, гидротермальных районах Атлантики.