Международная команда ученых и студентов под руководством Арктического университета Норвегии сделала удивительное открытие на дне Северного Ледовитого океана. К ним присоединились химики и инженеры из Океанографического учреждения Вудс-Хоул. Вместе они нашли место, где из морского дна выходят горячие жидкости и газы — систему струй, сочащихся прямо из скал. Это случилось во время экспедиции EXTREME25 на научном судне «Кронпринц Хокон».

Исследователи использовали современного робота с дистанционным управлением — глубоководный аппарат ÆGIR 6000. Они обследовали пролив Фрама, который лежит между Гренландией и Шпицбергеном. Там, на склоне разлома океанского комплекса ядра, они заметили ранее неизвестное поле, где жидкости выходят рассеянно, а не одной мощной струей из трубы. Чтобы подтвердить наличие метана в воде, ученые применили датчик SAGE, разработанный в Вудс-Хоул. Этот прибор измеряет растворенные газы прямо в среде. Открытие важно потому, что геология этого места намекает на возможность так называемого абиогенного метана — то есть газа, который рождается без участия живых организмов.

Главный исследователь проекта из Вудс-Хоул — Мэри Буркитт-Грей. Работа стала возможной в том числе благодаря гранту Access to Sea Award от того же учреждения. Ученые с помощью новых датчиков SAGE (они чувствуют метан и углекислый газ) ищут источники растворенных газов, выходящих из дна высоко в Арктике. Они составляют карты распространения, чтобы понять, куда деваются эти газы, и оценить, как они влияют на окружающую среду и местную жизнь.

Как объяснила Мэри Буркитт-Грей, разместив SAGE на роботе ÆGIR, они смогли измерить выброс метана из этого источника в реальном времени и прямо на месте подтвердить его состав. Такая работа с датчиками сразу помогает связать науку с полученными данными. Она добавила, что осознание того, что они, возможно, измеряют источник метана, который раньше никто в этом регионе не подтверждал, приводит в восторг. По ее словам, здорово видеть, какие еще открытия может принести такая технология.

Ученый Энна Мишель и инженер Джейсон Капит из Вудс-Хоул создали портативные датчики SAGE для метана и углекислого газа. Приборы позволяют следить за этими газами в море постоянно.

В честь необычайного открытия систему струй предложили назвать Frigg Vent Field (для упрощения далее по тексту мы будем называть ее полем Фригг) — в честь скандинавской богини, которая ведает предвидением и мудростью. Поле находится на глубине 2700 метров и показывает, насколько интересны геологические явления на дне Арктики.

Руководитель экспедиции Джулиана Панири подчеркнула, что открытие поля Фригг дает первое четкое свидетельство того, что сквозь молодую океаническую кору в этой части Арктики движется жидкость, и система там гораздо динамичнее, чем считалось раньше. Такие успехи возможны только благодаря слаженной междисциплинарной работе в поле и живому взаимодействию команды и ученых на борту.

Что делает это место уникальным

Жидкости выходят не из жерла, как из печной трубы, а из трещин в породах. Команда нашла широкую зону на склоне разлома высотой сто метров. Разлом смещает породы нижней коры и верхней мантии. Из множества точек прямо на дне выходят флюиды. Состав и строение горных пород позволяют предположить, что здесь рождается абиогенный метан — тот самый, что образуется при реакциях воды с горными породами, а не из останков живых существ.

Открытие дает уникальную возможность изучить процессы, похожие на те, что шли на молодой Земле или, возможно, происходят на других океанских мирах. В океанском комплексе ядра породы мантии и нижней коры, разломанные и выставленные на морское дно, создают химическую среду, похожую на ту, что когда-то поддерживала первые микробы. Ученые заметили, как жидкости переливаются и мерцают на дне — это говорит о бурных реакциях под землей. Такие наблюдения помогут лучше понять, как жизнь возникает и держится в экстремальных условиях.

Постдок из Института полярных наук Итальянского национального исследовательского совета Джулия Амальо призналась, что сначала на первой в ее жизни экспедиции она страдала от морской болезни, но потом, когда произошли открытия в глубинах Северного Ледовитого океана, все превратилось в чистый восторг. ей выпал редкий шанс исследовать неизведанные территории и увидеть, как жизнь удивительно цепляется за существование в самых суровых условиях.

В отличие от обычных гидротермальных источников, которые формируют трубы и выбрасывают кипяток, поле Фригг устроено иначе. Это рассеянная система выходов, разбросанных по потрескавшемуся каменистому участку. Из маленьких отверстий в скалах выходят жидкости, и они поддерживают особых глубоководных обитателей, привыкших к холоду и метану. Судя по первым наблюдениям и пробам, на поле Фригг живут те же существа, что и на других известных арктических местах с выходами газов. Среди них улитки, ракообразные, трубчатые черви и рыбы. Образцы, собранные во время рейса, помогут ученым определить виды и понять, насколько это новое место связано с другими арктическими экосистемами, где есть выходы газов.

Два опытных полярных исследователя из Университета Тромсе — Клаудио Аргентино и Инес Барренечеа — все равно были потрясены находкой. Они говорят, что каждый раз, когда робот погружается в море, видишь что-то новое. То, что сначала казалось голой скалой, вдруг открывает беловатые бактериальные пленки и маты, которые, скорее всего, кормят и более сложных животных.

Поле Фригг становится одним из самых увлекательных открытий экспедиции. Оно открывает новые направления в изучении метана, глубоководных экосистем и арктической геологии. В ближайшие месяцы ученые проанализируют собранные пробы и данные. Это углубит понимание того, как устроена эта уникальная система и какое значение она имеет для всей планеты. Опираясь на находки, команда уже планирует следующие шаги: укрепить нынешние партнерства и завязать новые связи в международном полярном сообществе. Эти открытия также поддерживают долгосрочную программу «Полярное море 2050», которая создает согласованную стратегию для глубоководных исследований и устойчивого управления океаном.

Анализ доступности

Сама технология датчика SAGE — портативная и может использоваться на разных роботах, что удешевляет измерения. Но подобные экспедиции стоят очень дорого: аренда научного судна, глубоководного аппарата, работа десятков специалистов. Для обычной российской лаборатории или вуза такой уровень недоступен без грантов. Однако если производить датчики серийно, их цена может снизиться. Пока же технология находится в руках немногих институтов.

Что было до этого

До открытия системы Фригг в этой части Арктики не находили активного выхода флюидов сквозь молодую океаническую кору. Были известны другие гидротермальные источники — например, на Срединно-Атлантическом хребте. Но здесь речь идет именно о рассеянной системе на разломе, где обнажены породы мантии. Так что это не революция, а уверенный шаг вперед — первое прямое подтверждение активного движения жидкости именно в этом месте. Ученые сами говорят, что «система оказалась динамичнее».

Этика и возможный вред

Исследование этично: никто не травит животных, не изымает без нужды большие объемы среды. Ученые берут пробы, но это минимальное вмешательство. Потенциальный вред — если гипотетически начнется добыча абиогенного метана, можно нарушить хрупкую экосистему. Но сейчас речь только о науке. Другой момент — работа в международных водах должна соблюдать правила, но команда действует открыто. Главный вред может прийти не от исследования, а от неверного толкования результатов в СМИ: например, кто-то может испугаться «взрывных выбросов метана», хотя они очень слабые.

Когда технология выйдет в серию

Через 5–10 лет упрощенные версии таких сенсоров могут появиться у мониторинговых служб, аквакультурных хозяйств или даже у продвинутых дайверов, следящих за качеством воды. В массовую продажу бытовых «газоанализаторов для моря» верится с трудом — это слишком узкая ниша.

Сравнение с аналогами

есть другие подводные датчики метана — например, лазерные анализаторы на основе технологии TDLAS, которые используют некоторые лаборатории. SAGE отличается компактностью и малым энергопотреблением, его легче интегрировать с роботами. Аналог — французский датчик METS, но он больше и грубее. Главный плюс SAGE — измерение одновременно метана и углекислого газа в реальном времени. Минус — пока нет массового производства, и каждый сенсор калибруется вручную под конкретные задачи.

Критика работы

Основной подвох заключается в том, что ученые лишь предполагают абиогенное происхождение метана, но окончательно не доказали. Химия пород и тектоника действительно указывают на возможность водно-каменных реакций, но никто еще не выделил четкие изотопные метки именно абиогенного газа. В тексте сказано «потенциал» и „перспективный кандидат“. если дальнейший анализ проб покажет примеси биогенного метана (от микробов), то интрига исчезнет. Кроме того, поле названо в честь богини Фригг красиво, но это не научный факт, а жест признания. Критик может заметить: пока открыто только одно поле, неизвестно, насколько оно типично для всей Арктики.

Ранее ученые заметили, что метан со дна океана ускоряет глобальное потепление.