Освоение глубин мирового океана

Наиболее известный фильм об инопланетянах на морском дне — «Бездна» Джеймса Кэмерона (1989)

Ответ на вопрос, что потеряли гипотетические пришельцы из других миров на дне нашего океана, лежит на поверхности. Дело в давлении. Пришельцы с планеты, атмосфера которой в сотню раз плотнее земной, на суше чувствовали бы себя чрезвычайно некомфортно. Их жилища массивностью, прочностью и вместительностью напоминали бы гондолы батискафов, а передвигаться беднягам пришлось бы в тяжёлых скафандрах, разгерметизация которых мгновенно привела бы к ужасным последствиям.

Зато на глубине тысячи метров под водой инопланетяне могли бы обходиться одними только дыхательными аппаратами. База представляла бы собой лёгкий купол, а для передвижения служили бы быстроходные подводные лодки, устроенные по принципу акваланга: внешнее давление автоматически уравновешивается внутренним.

Человек сравнительно безболезненно переносит троекратное увеличение или уменьшение давления. Если предположить, что пришельцы обладают такой же выносливостью, их аппараты будут способны всплывать на глубину до 300 метров и погружаться примерно на 3000. Для исследования поверхности и глубин инопланетянам всё-таки понадобятся машины с прочным корпусом.

Постепенно склон становится всё более пологим и переходит в дно. Покрытая холмами и скалами равнина рассечена колоссальными каньонами, глубина которых иногда достигает пяти километров (как у крупнейшего в мире Большого Багамского каньона). Крутизной стен, извилистостью, узостью подводные пропасти напоминают фьорды Норвегии. Но образованы эти ущелья не терпеливым течением ледников и рек, а какой-то иной силой, природа которой до сих пор не вполне ясна учёным.

Собственно, тут начинается абиссальная зона — недоступное и практически безжизненное ложе океана, представляющее собой плоскую равнину, однообразие которой лишь изредка нарушается пологими холмами и конусами подводных вулканов. Дно здесь покрыто красной глиной. Она крайне редко встречается на суше и состоит из космической и вулканической пыли, мельчайших песчинок, занесённых в океан бурями, и кремниевых скелетов радиолярий. Здесь много металлов — железа, марганца, никеля и хрома, образующих россыпи-конкреции. Помимо «драже» из окислов, на глубине свыше 5000 метров можно найти только зубы акул и кости китов. Давление так велико, что карбонат кальция, из которого состоят раковины, быстро растворяется.

Схема подводной поверхности от континентального шельфа до океанского дна

Жизни в бездне почти нет. Почти. Даже «Глубинные» Лавкрафта, вопреки названию, предпочитают прибрежные воды. На дне слишком мало пищи, слишком много углекислоты и не хватает кислорода. В избытке здесь присутствуют только бактерии и макроскопические бентосные (донные) животные – морские звёзды, устрицы, камбалы, мидии, метиолы, морские огурцы, офиуры, анемоны и многие другие. Образ их жизни – малоподвижный, спокойный, хотя и среди них встречаются хищники, что во многом обусловлено отсутствием в абиссальной зоне течений.

Ниже океанского ложа — только провалы, подобные одиннадцатикилометровому Марианскому жёлобу (так называемая ультраабиссальная зона). Как ни странно, именно в них наблюдается некоторое оживление. Перепад глубин порождает течения, поскольку температура земной коры растёт с каждым километром вниз. Подогретая во впадине вода всплывает, а с краёв вниз скатываются холодные массы. Течения, чаще неощутимые, но иногда быстрые и опасные для подводных аппаратов, затягивают кислород и пищу в глубины. Почти всякий раз, когда батискафы опускались в различные желоба и впадины, их экипажам удавалось увидеть привлечённых светом рыб.

ШТУРМ ГЛУБИН

Погружение спроектированного швейцарским инженером Огюстом Пикаром батискафа «Триест» на дно Марианского жёлоба в 1960 году ознаменовало начало решительного наступления человека на океанские бездны. Вслед за техникой под воду ринулась и «пехота». Если легендарное погружение в бездну стало просто символом (особого практического смысла оно не имело), то многие инженеры 1960-х увидели в менее глубоководных ландшафтах новые плацдармы для завоеваний. В 1962 году Жак-Ив Кусто основал на глубине 10 метров обитаемую базу Conshelf I (поскольку этот подводный дом был сделан из обычной цистерны, в народе его прозвали «Диогеном»). Два испытателя прожили в «Диогене» неделю. Вскоре французами был взят рубеж в 25, а затем и в 100 метров (проекты Conshelf II и Conshelf III). Подводные дома начали строить учёные США и СССР.

Подводный планер Sea Explorer. Этот беспилотный аппарат не имеет внешних движителей. Он изменяет плавучесть путём перемещения собственного центра тяжести, а крылья преобразуют вертикальный импульс в горизонтальный

Одноместный аппарат Deepsea Challenger, на котором в марте 2012 года в Марианскую впадину спустился знаменитый режиссёр Джеймс Кэмерон

Но атака на удивление быстро захлебнулась. И не потому, что исследователи столкнулись с непред виденными затруднениями, – напротив, успех превзошёл ожидания. Даже на глубине 100 метров акванавты не испытывали существенных неудобств. К тому, что вода в чайниках закипает лишь при 170 градусах, и даже к собственным голосам, по-мультяшному писклявым в насыщенной гелием атмосфере, оказалось нетрудно привыкнуть.

Оказалось, что под водой вполне возможно построить посёлок, образ жизни в котором мало отличался бы от «сухопутного». Разве что входные двери домов, построенных по принципу водолазного колокола, представляли бы собой люки в полу, а в кондиционерах следовало бы время от времени заменять патроны с поглощающей углекислоту каустической солью и регенерирующим кислород пероксидом натрия. И, выходя из помещения, вместо зонтика нужно было бы брать с собой акваланг. Кроме того, акванавтам пришлось бы привыкнуть к тому, что роль ворон выполняют рыбы, место крыс заняли крабы, а пешеходы и автомобили свободно парят в толще воды (и потому никаких дорог, улиц и лестниц попросту нет).

Помимо вулканических конусов, над абиссальными равнинами возвышаются срединноокеанические хребты. Они протянулись на тысячи километров вдоль разломов, образованных расхождением тектонических плит. Вздымаясь на два-три километра, вершины гор лишь изредка достигают поверхности, поэтому разделённые бездонными рифтовыми ущельями гряды удалось обнаружить лишь в середине XX века.

Глубинные горы отличаются от «наземных». Под водой нет осадков и ветра, превращающих камень в песок. Срединно-океанические хребты не подвержены эрозии и сглаживанию, лишь в ложбинах тонкий слой ила скрывает подножия острых скал. Предгорья же представляют собой фантастическое нагромождение обломков, отколотых сейсмическими толчками и скатывающихся с вершин: оползни и камнепады в океане столь же часты, как и на суше.

От хребтов на равнины тянутся таинственные «абиссальные каналы», напоминающие русла рек. Время от времени с крутых склонов гор сходят лавины ила; потяжелевшие от минеральных частиц «селевые» потоки, увлекая за собой камни, скатываются на равнины, взрезая и размывая красную глину.

Подводные гейзеры в сейсмически активных районах океанского дна окружены «оазисами», источник жизни в которых — хемосинтез (питание посредством окислительных реакций)

Пожалуй, наиболее активно использовавшийся «подводный дом», американская четырёхместная лаборатория Hydrolab (1966). На борту было реализовано более 180 исследовательских миссий. С 1985 года экспонируется в Вашингтонском музее натуральной истории

Более того, испытания, проведённые англичанами в специально построенной барокамере, показали, что при условии длительной адаптации и последовательной смены нескольких дыхательных смесей человек способен выдержать давление свыше 200 атмосфер. Американцы же подошли к проблеме погружения ещё радикальнее, посвятив много времени разработке фторуглеродной дыхательной жидкости. Дышать ей, правда, оказалось нельзя, даже если бы рефлексы, требующие немедленно освобождать лёгкие от любых негазообразных субстанций, удалось бы в полной мере подавить. Процесс перекачивания тяжёлого и плотного «воздухозаменителя» отнимал слишком много сил и обладал рядом побочных эффектов, ведущих к летальному исходу.

Проблема оказалась в другом. Не было никакого смысла создавать условия для постоянного проживания человека под водой. Любые работы на дне оказалось удобнее проводить с плавучих или береговых баз. К тому же технологии не стояли на месте: к концу прошлого века появились буровые платформы, с точностью до сантиметра фиксирующиеся в нужной точке моря даже во время серьёзного шторма и способные выкачивать нефть с глубины в три-четыре километра. А конкуренцию тяжёлым водолазам начали составлять телеуправляемые автоматы.

Даже туристов, способных профинансировать всё что угодно, морские бездны не привлекают. Подводные отели строятся на минимальной глубине, там же скользят прогулочные субмарины. Красивые рыбы и эффектные кораллы можно увидеть лишь в тех местах, где достаточно света. Ландшафты же абиссали — необозримые, во всех смыслах неземные равнины, острые горы, бездонные пропасти — без сомнения, способны потрясти разум, только вот их, к сожалению, невозможно увидеть. Тёмный мир нельзя охватить лучом прожектора — тот пронзает толщу воды лишь на несколько десятков метров.

Импульс к новому наступлению на абиссаль может дать добыча твёрдых полезных ископаемых. Раньше всего, по всей видимости, начнётся разработка железомарганцевых конкреций. На океаническом ложе наверняка формируются и какие-то другие залежи, но о них пока ничего не известно, геологам только предстоит проработать этот вопрос.

Для добычи руды с морского дна недостаточно насоса, бура и трубы, которую можно протянуть с поверхности, — придётся спускаться под воду. Правда, людям это делать совершенно необязательно, работать в карьерах смогут телеуправляемые или полностью автоматические комбайны. Скорее всего, гусеничные, так как гребные винты не обеспечат достаточной опоры вооружённой ковшом машине. К счастью, в отличие от прибрежных участков дна, покрытых камнями, рифами и дюнами, абиссальные равнины почти везде проходимы для тяжёлой техники.

Прочный и тяжёлый корпус роботу не понадобится. Все внутренние отсеки можно заполнить инертной жидкостью, создавая равное давление внутри и снаружи машины. Источник энергии должен быть ядерным — чтобы обеспечить долгосрочность работы, причём, вполне вероятно, эксплуатация в условиях абиссали позволит упростить конструкцию силовой установки. Недостатки водо-водяного реактора — высокие требования к прочности котла и трубопроводов, работающих при внутреннем давлении 100-160 атмосфер. Но уже на глубине в полтора километра внутреннее давление будет уравновешиваться наружным, и корпус реактора можно, условно говоря, варить из жести. Кроме того, облучённая в активной зоне вода системы охлаждения теоретически никуда не денется с места утечки — за неимением донных течений.

Добытую и, возможно, уже обогащённую на месте породу поднять на поверхность сможет батискаф — наполненная несжимаемой и более лёгкой, чем вода, жидкостью (например, бензином) ёмкость, увлекаемая вниз весом балласта и вверх — силой Архимеда. Интересно, что, даже если в качестве балласта использовать песок, это влетит в копеечку, поскольку его придётся доставлять с берега.

ЧЕЛОВЕК-АМФИБИЯ

Добыча марганца в абиссали — дело далёкого будущего. Прежде чем строить на дне моря «взлётно-посадочные» полосы для грузовых батискафов и субмарин, следует хотя бы выяснить, сколько там примерно руды, то есть стоит ли игра свеч. Пока что оценки массы конкреций, сделанные на основании произвольных допущений и умозаключений общефилософского характера, имеют точность «плюс-минус в сто раз».

Существующие глубоководные аппараты способны погружаться на любую глубину, но гондолы их чрезвычайно тесны, а запас энергии в аккумуляторах невелик. Учёные проводят на дне лишь минуты или часы, зачастую успевая рассмотреть только облако поднятой со дна мути. В 2012 году Джеймс Кэмерон на аппарате Deepsea Challenger провёл на глубине 10 898 метров целых 6 часов — и это очень значительный, рекордный показатель.

Чтобы просто составить перечень загадок глубоководья и узнать, на что стоит обратить внимание, необходимо систематически и пристально обследовать обширные участки абиссали. Для этого требуются аппараты, способные работать на дне в течение многих недель. С технической точки зрения эта задача разрешима: например, в сентябре 2012 года российская атомная подлодка АС-12, предназначенная вовсе не для исследовательских, а для разведывательных миссий, в течение 20 суток собирала пробы грунта на трёхкилометровой глубине. А где три — там и шесть, и восемь.

Открыть человечеству абиссаль должны специализированные океанологические атомные субмарины, оборудованные сонарами для подробного картографирования местности, а также мощными прожекторами и светочувствительными камерами для наблюдения. Исследовательским подводным лодкам потребуются буровые установки, позволяющие исследовать грунт на глубину хотя бы в пару десятков метров, и получающие питание по кабелям быстроходные телеуправляемые аппараты с большими сачками, чтобы ловить представителей фауны и плавающей флоры. Стоить всё это будет намного меньше, чем организация пилотируемой экспедиции на Марс, а толку, видимо, принесёт несколько больше.

Проект подводного отеля Hydropolis, созданный для Дубая. Мировой экономический кризис временно (или навсегда) приостановил работу над проектом

Находящаяся ныне в плачевном состоянии подлодка «Бентос-300» была разработана в 1970-х годах (всего построено два экземпляра, данный – в 1976-м) для длительных биологических исследований вблизи морского дна

Не следует забывать и о материковом склоне. Писатели 1960-х смело грезили о людях — покорителях моря, дышащих с помощью имплантированных жабр («Человек-амфибия» Александра Беляева) или полуживых, срастающихся с кожей гидрокомбовых костюмов («Акванавты» Сергея Павлова). В те годы фантастика переживала золотой век, технооптимизм был органичной частью идеологии, а мысль о физическом изменении человека не казалась ужасной.

Спуск на воду первого в истории подводного дома — лаборатории Жака-Ива Кусто Conshelf I, сделанной из старой цистерны

Времена изменились. Но объективная реальность осталась на своём месте. Запираясь в бронированных капсулах подводных аппаратов, человек никогда не сможет владеть морем так, как владеет сушей. Если речь когда-нибудь зайдёт о настоящей колонизации моря, малой кровью не обойтись.

Кожное или жаберное дыхание недостаточно эффективны для поддержания жизни в теплокровном существе (хотя израильтянин Алон Боднер ещё в 2005 году запатентовал искусственные жабры, принцип действия которых основан на дегазации воды в вакууме). Так или иначе, с дыхательным аппаратом придётся смириться — как и с фонариком, и с утеплённым гидрокостюмом. У глубин много стражей, и это вовсе не огромные зубастые змеи и не хитроумные водяные или инопланетяне. Настоящие охранники океана – высокое давление и абсолютная тьма, которые ставят перед человеком множество препятствий, не позволяющих ему изуродовать подводный мир так же, как он уже изувечил надводный.