Читать книгу - "Вселенная океана. Как устроена стихия, которая формирует нашу планету - Хелен Черски"

частицы в большинстве своем окажутся съедены, ведь в придонных слоях имеется собственное голодное население. Морские огурцы, крабы, крошечные рыбешки – все те странные существа, которых видеокамеры Эдриана Гловера зафиксировали на равнинах тихоокеанской зоны Кларион-Клиппертон, – кормятся жалкими крохами, перепадающими им сверху. Пища на больших глубинах в таком дефиците, что морские обитатели не брезгуют практически ничем. Тот углерод, что будет ими переварен в составе биомассы, вернется в воду в виде растворенного углекислого газа. Потом эти молекулы на долгие, долгие годы попадут в плен термохалинной циркуляции – медленного океанического конвейера, отвечающего за перемещение водных масс за счет различий в плотности. Углеродные пассажиры будут странствовать по планете в морских глубинах, пока не наткнутся на зону апвеллинга. До их возврата на поверхность могут пройти сотни и даже тысячи лет, и в течение всего этого срока углерод будет изолирован от атмосферы и надводных экосистем.

Но, помимо этой бесконечной круговерти, природа предусмотрела для углерода и другой сценарий. Речь идет о процессе, растянутом на целые геологические эры: по меркам нашей жизни это примерно то же самое, что запереть склад на замок и выбросить ключ. Если значительный объем мертвых остатков фито- или зоопланктона скапливается вблизи речного устья, то их очень скоро накрывают илистые наносы (поставляемые речным стоком частицы выветрившихся материковых пород). Органика попадает в душную среду, почти лишенную кислорода. Большинство форм жизни в таких условиях существовать не могут, а стало быть, и охотников до питательного утильсырья тут нет. Смешанные с илом углеродные деликатесы постепенно осаждаются и уплотняются под весом нарастающих сверху слоев и в конечном счете превращаются в горную породу – происходит захоронение углерода. Судьба эта уготована немногочисленным углеродным пассажирам (лишь крошечной доле той малой толики, что достигает морского дна), но выбывают из биосферы они почти навечно. Формирование таких обогащенных органикой отложений продолжается по всей Земле уже сотни миллионов лет. В мощных пластах осадочных пород аккумулировано огромное количество энергии, некогда поглощенной фитопланктоном на поверхности океана, затем мало-помалу вошедшей в органические структуры и, наконец, погребенной на морском дне[224]. В основном эти залежи так и остаются неприкосновенным запасом. Но бывают и исключения.

С незапамятных времен люди находили на планете оазисы, где из земных недр сочилась черная маслянистая жидкость. В одних местах она лилась рекой, в других была невероятно вязкой и напоминала смолу. Цивилизации бронзового века использовали ее для уплотнения зданий и обеспечения герметичности кораблей. Древние египтяне добывали ее в Мертвом море и применяли при бальзамировании тел усопших. Упоминания об этой субстанции мы находим и в «Книге Перемен» – важнейшем памятнике китайской письменности, созданном свыше 2500 лет назад. Североамериканские индейцы употребляли ее для прикрепления каменных наконечников стрел к древкам. Японцы получали из нее топливо для светильников. Удивительное природное масло находило множество полезных применений, но доступные запасы его были ограниченны, а извлечение трудоемко. В XIX веке, на фоне роста спроса на керосин, быстро заменившего китовую ворвань в качестве материала для ламп, активизировались попытки разрабатывать месторождения путем бурения. Но поворотной точкой стало изобретение двигателя внутреннего сгорания. Добыча нефти после этого резко пошла вверх, и к началу XXI века из природных тайников ежесуточно выкачивалось 70 миллионов баррелей черного золота. Вся эта масса образовалась из микроскопической доли общих запасов захороненного в горных породах океанического углерода, который накапливался в течение миллионов лет. Автомобильные и авиационные бензины, сырье для производства почти всего пластика в мире, битум для дорожных покрытий, синтетические ткани, смазочные материалы, спортивное оборудование… – невероятное количество окружающих нас вещей сделано из углерода, миллионы лет назад связанного в органическом веществе живыми преобразователями солнечной энергии: фитопланктоном. Будучи замурован в отложениях на морском дне, углерод попадал как бы в ловушку и под действием высоких температур и давления мог претерпевать метаморфозы, превращаясь в нефть и газ[225], а люди, обнаружив ценные залежи, высвобождали как сам углерод, так и запасенную в нем энергию. При сжигании ископаемого топлива длинные цепочки органических молекул снова переходили в форму углекислого газа, который затем выбрасывался прямиком в атмосферу. В итоге то, что целую вечность накапливалось в океане, за считаные десятилетия ушло обратно в воздух. Хрупкий баланс атмосферного углерода оказался нарушен.

Это возвращает нас к разговору об океанских блужданиях углерода. Представим себе картину в планетарном масштабе: вот где-то внизу вращается Земля, а на ее боках поблескивает влажная синева. Поскольку водная пленка соприкасается с атмосферой, углекислый газ постоянно мигрирует туда-сюда через границу раздела «воздух – море». В наиболее холодных регионах результирующий поток углекислого газа направлен в океан, а в тропических широтах – в атмосферу. Теплый поверхностный слой океана все время пребывает в движении: ветры обеспечивают ему постоянную встряску и заставляют водные массы активно перемешиваться. Воды этого слоя содержат большое количество растворенного углерода[226] – мириады молекул, бесконечно толкающих и теснящих друг друга. Углеродные пассажиры странствуют по океану, оседлав течения, и разбегаются, потревоженные стаями рыб.

Из-за важности и сложности всех этих процессов мы с коллегами, собственно, и получили грант, позволивший нам оказаться в эпицентре атлантического шторма. Количественно оценить объем углерода, который поглощается океаном и может затем проникнуть в глубинные слои, на какое-то время утратив контакт с атмосферой, – задача нетривиальная. Вдобавок ко всему этот объем подвержен колебаниям в зависимости от температуры воды и других параметров системы. Потоки углерода между разными геохимическими резервуарами находятся в хрупком динамическом равновесии. Океан очень велик, а ключевые процессы, определяющие его поведение, непредсказуемы и многогранны.

Продолжив мысленное движение сквозь водную толщу вниз, мы найдем в холодных промежуточных слоях океана еще больше растворенного углерода. Находясь вдали от поверхности, эти запасы приумножаются силами микроорганизмов, которые жадно утилизируют летящие сверху хлопья морского снега и выдыхают углекислый газ. В пучинах полно растворенного углерода, совершающего вертикальные миграции по воле океанической машины: она то выталкивает его назад к поверхности, то утаскивает на глубину из-за различий в плотности воды. Перемещая водные массы на огромные расстояния, этот глобальный конвейер решает, вернется ли углерод в верхние слои океана или будет на сотни лет изолирован от атмосферы.

В гигантском вихре неорганического углерода кружит, кочует и движется живая материя – сложные углеродные соединения, из которых сложены кости рыб, клетки сальп и вся прочая органика, от бактерий до китов. Органический углерод по большей части сосредоточен в поверхностных водах, но, когда ткани отмирают, эти останки могут включиться в потоки морского снега, неторопливо падающего в глубину. Во время сильного шторма происходит подъем питательных веществ в верхние слои океана, и тогда организмы захватывают