Геохимики пробурили скважину под Затерянным городом на дне Атлантического океана

Глубоко в Атлантическом океане находится гидротермальное поле Затерянного города, известное своими причудливыми белыми карбонатными курильщиками. Здесь находятся 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 обнаружили происхождение раствора, питающего эту странную экосистему, как описано на страницах «Геохимия», «Геофизика», «Геосистемы».

В начале 2023 года ученые на борту бурового судна JOIDES Резолюция пробурили скважину U1601C на глубину 1268 метров ниже морского дна в массиве Атлантида, в 800 метрах к северу от гидротермального поля. Скважина проходила преимущественно через мантийные перидотиты с прослоями габбро. После завершения бурения были отобраны пробы воды с разной глубины скважины.

В верхней части (примерно до 465 метров) преобладали морская и пресная вода, попавшая туда в ходе бурения. В более глубоких пробах доля естественной «пластовой» воды, поступающей из горных пород, увеличивалась. В самых глубоких образцах (около 675–800 метров) на его долю уже приходилось до 80% объема жидкости.

Путь воды из глубины на дно

Химический состав глубинной воды показал, что она успела вступить в реакцию с минералами горных пород – магния в ней почти не было, но было больше кальция и некоторых других элементов. Такие изменения требуют длительного контакта с горячими породами.

По этим знакам легко понять, через что прошла вода на пути вверх. Отсутствие магния и высокое содержание кальция являются очевидным признаком интенсивного взаимодействия воды с габбро и ультраосновными породами. Помимо кальция жидкость была обогащена литием, рубидием, цезием и стронцием, которые она выщелачивала из породы. Этот химический профиль практически полностью соответствует модельным представлениям о глубинной составляющей гидротермальных источников Затерянного города.

Полученные результаты авторы называют первым прямым свидетельством существования глубокой высокотемпературной циркуляции флюидов через габбро и ультраосновные толщи под массивом Атлантида.

«Эти результаты демонстрируют, как морская вода проникает глубоко в океанские плиты и переносит химическую энергию к более мелким горизонтам, потенциально поддерживая там микробную жизнь», — пишут они.

Внеземные последствия открытия

Это открытие имеет далеко идущие последствия. Оно показывает, что обогащенная водородом природная вода может образовываться в результате реакций с участием глубинных пород земной коры — это важно как для понимания энергетических циклов Земли, так и для поиска внеземной жизни. Считается, что Затерянный город является одним из земных эквивалентов потенциально обитаемой среды на покрытых льдом океанских лунах.

В связи с тем, что пробы были отобраны сразу после бурения, они были сильно загрязнены примесями морской, пресной воды и бурового раствора. Исследователи намерены вернуться в скважину после того, как она достигнет равновесия, и использовать газонепроницаемые пробоотборники, чтобы получить более чистые образцы для анализа.