Гидротермальная система Куньлунь: 20 гигантских впадин служат тайниками для водорода и жизни

Ученые из Института океанологии Китайской академии наук совершили важное открытие, обнаружив богатую водородом гидротермальную систему под морским дном в западной части Тихого океана. Это открытие представляет собой значительный шаг в изучении геологических процессов на нашей планете и может пролить свет на вопросы возникновения жизни в океане. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Водород в гидротермальной системе образуется в результате серпентинизации — химической реакции богатых железом и магнием пород с водой. Этот процесс происходит в глубоких недрах Земли и является одним из основных источников водорода в океане.

Гидротермальное поле Куньлунь: описание и особенности

Гидротермальное поле Куньлунь, расположенное примерно в 80 километрах к западу от желоба Муссау на Каролинской плите, представляет собой тектонически активный участок. Он состоит из 20 крупных впадин на морском дне, некоторые из которых имеют диаметр более километра. Эти впадины образуют вертикальные или круто наклоненные цилиндрические структуры, которые служат каналами для выхода жидкости или газа из недр Земли.

Система была исследована с помощью пилотируемого батискафа "Фэньдоучжэ", что позволило ученым провести прямые наблюдения богатых водородом флюидов и обнаружить обширные карбонатные образования ниже глубины карбонатной компенсации.

"Система Куньлунь отличается исключительно высоким потоком водорода, масштабом и уникальной геологической обстановкой. Она показывает, что серпентинизация, приводящая к образованию водорода, может происходить далеко от срединно-океанических хребтов, что бросает вызов давним представлениям", — сказал профессор Сунь Вэйдон, подчеркнув важность данного открытия.

Рамановская спектроскопия: измерение концентрации водорода

Используя передовую технологию рамановской спектроскопии морского дна, команда измерила концентрацию молекулярного водорода в рассеянных гидротермальных флюидах на уровне 5,9-6,8 ммоль/кг. Потоки оказались умеренно теплыми (менее 40 °C), но геохимические маркеры указывали на гораздо более высокие температуры в недрах, достаточные для образования доломита.

На основе картирования площади разгрузки и анализа скорости потока, годовой объем водорода в поле Куньлунь оценили в 4,8·1011 моль/год — это составляет не менее 5% от глобального абиотического выброса водорода из всех подводных источников.

Геологические особенности, включая крутостенные кратеры, напоминающие кимберлитовые трубки, отложения взрывных брекчий и слоистые карбонатные структуры, позволяют предположить, что гидротермальная активность прошла поэтапную эволюцию: сначала газовые извержения, затем продолжительная гидротермальная циркуляция и минеральное осаждение.

"Особый интерес вызывает ее экологический потенциал. Мы наблюдали здесь разнообразную глубоководную жизнь — креветок, лангустов, актиний и трубчатых червей — виды, которые могут зависеть от хемосинтеза, основанного на водороде", — поделился профессор, указывая на перспективность изучения этой области.

Потенциал для жизни: аналог ранней Земли

Находка представляет собой естественную лабораторию для изучения связи между выбросами водорода и возникновением примитивной жизни. Щелочные, богатые водородом флюиды считаются аналогами химической среды ранней Земли, что делает эту систему особенно интересной для биологов.

Кроме того, такие гидротермальные системы открывают новые пути для выявления неиспользованных подводных ресурсов водорода, что может иметь практическое значение для развития водородной энергетики.

Интересные факты об океане:

• Океан покрывает около 70% поверхности Земли.
• Самая глубокая точка океана — Марианская впадина, глубина которой превышает 11 километров.
• В океане обитает огромное количество видов, многие из которых еще не изучены.
• Океан играет важную роль в регулировании климата Земли.

Открытие китайских ученых является важным шагом в изучении подводного мира и его роли в формировании нашей планеты. Обнаружение богатой водородом гидротермальной системы открывает новые возможности для исследования геологических процессов, поисков примитивной жизни и освоения новых ресурсов.