В западной части Тихого океана обнаружена редкая глубоководная гидротермальная система, которая выделяет огромное количество водорода. Такие системы, производящие водород, в глубоком океане встречаются редко, но они имеют критическое значение для понимания внутренних процессов Земли и условий, которые могли способствовать зарождению жизни.
Открытие учёных из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS)
Учёные из Института океанологии Китайской академии наук обнаружили массивную гидротермальную систему, богатую водородом, под дном западной части Тихого океана. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на процесс серпентинизации в глубоком море — процесс, при котором породы, богатые железом и магнием, химически реагируют с водой, образуя минералы серпентина и выделяя водород.
Характеристики гидротермального поля Куньлунь
Гидротермальное поле Куньлунь расположено на тектонически активном участке примерно в 80 километрах к западу от жёлоба Муссау на Каролинской плите. Оно состоит из 20 крупных впадин на дне моря (некоторые из них превышают 1 километр в диаметре), сгруппированных вместе, подобно рою труб, — группе вертикальных или круто наклонённых цилиндрических скальных структур, по которым жидкость или газ поступают из недр Земли.
Исследование системы
Система была исследована с помощью пилотируемого подводного аппарата Fendouzhe. Исследования на месте показали наличие обильных водородсодержащих жидкостей и обширных карбонатных образований, расположенных ниже глубины карбонатной компенсации. Результаты исследования были опубликованы 8 августа в журнале Science Advances.
Профессор Сунь Вэйдун, автор исследования, отметил: «Система Куньлунь выделяется своим исключительно высоким потоком водорода, масштабами и уникальной геологической обстановкой. Она показывает, что генерация водорода в результате серпентинизации может происходить вдали от срединно-океанических хребтов, что бросает вызов устоявшимся представлениям».
Концентрации молекулярного водорода
Используя передовую подводную рамановскую спектроскопию, команда измерила концентрации молекулярного водорода в диффузных гидротермальных растворах на уровне 5,9–6,8 ммоль/кг. Хотя сами растворы умеренно тёплые (менее 40 °C), геохимические маркеры указывают на гораздо более высокие температуры под поверхностью — достаточные для формирования доломита, что свидетельствует об интенсивном взаимодействии жидкости и породы глубоко под дном моря.
Годовой поток водорода
На основе картирования площади разгрузки и анализа скорости потока годовой поток водорода в поле Куньлунь оценивается в 4,8 × 10¹¹ моль/год, что составляет не менее 5% от глобального абиотического выхода водорода из всех подводных источников — заметный вклад для одной системы.
Геологические особенности
Геологические особенности, включая кратеры с крутыми стенками, напоминающие кимберлитовые трубки, взрывные брекчиевые отложения и слоистые карбонатные структуры, позволяют предположить, что гидротермальная активность развивалась поэтапно: сначала происходили газовые извержения, за которыми следовала длительная гидротермальная циркуляция и отложение минералов.
Профессор Сунь сказал: «Особенно интригует его экологический потенциал. Мы наблюдали, как здесь процветает разнообразная глубоководная жизнь — креветки, приземистые лобстеры, анемоны и трубчатые черви — виды, которые могут зависеть от хемосинтеза, основанного на водороде».
Это открытие предоставляет естественную лабораторию для изучения связи между выбросами водорода и зарождением примитивной жизни. Щелочные, богатые водородом растворы, подобные тем, что в Куньлуне, считаются отражающими химическую среду ранней Земли.
Гидротермальная система Куньлунь не только расширяет наши знания о глубоководных водородных процессах, но и открывает новые возможности для поиска неиспользованных подводных водородных ресурсов, отмечают исследователи.
Предоставлено Китайской академией наук.