На дне океана нашли «фабрику», создавшую жизнь на Земле? Чем так важно открытие гидротермального поля «Куньлунь»

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Представьте себе Землю четыре миллиарда лет назад. Безжизненная, бурлящая планета, окутанная плотной атмосферой. Именно в этом мире, где-то в тёплых, насыщенных химией водах, произошло величайшее таинство — из неживой материи зародилась жизнь. Учёные десятилетиями спорят о том, как именно выглядела эта «колыбель». Был ли это «первичный бульон» на мелководье или, может, нечто совсем иное?

И вот, на дне Тихого океана, исследователи обнаружили нечто, что вполне могло запустить этот процесс. Это не просто очередное скопление подводных гейзеров, а целый «мегаполис», получивший имя Куньлунь. И это открытие заставляет нас по-новому взглянуть не только на прошлое нашей планеты, но и на её возможное будущее.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Холодный котёл, а не огненная печь

Когда мы слышим о гидротермальных источниках, воображение обычно рисует «чёрных курильщиков» — гигантские подводные трубы, извергающие обжигающе горячую, тёмную воду. Это агрессивные, почти вулканические системы. Но Куньлунь устроен совершенно иначе.

Вместо огненной печи — тёплый, медленный «котёл». Температура воды здесь не превышает 40°C, что вполне комфортно для сложных органических молекул. Но главное сокровище Куньлуня — это не тепло, а водород. Местные флюиды, то есть потоки жидкости и газа, невероятно богаты водородом, образовавшимся в результате реакции морской воды с породами мантии Земли.

Гидротермальная активность и распределение роёв жерл на субдуцирующей плите вблизи желоба Mussau. (A) Расположение роя гидротермальных жерл (жёлтый прямоугольник). (B) Двадцать гидротермальных жерл были обнаружены на «возвышенности» в 50-80 км от желоба Mussau (белые круги). Диаметр этих жерл составляет от 450 до 1800 м, а глубина — от 30 до 130 м. Четыре из этих жерл (белые прямоугольники) под названиями Laoshan, Zhushan, Luhuitou и Wenhai были исследованы с помощью подводных аппаратов. Подробные размеры и названия всех 20 жерл приведены в таблице S1 в работе Li et al. (10). (C) Карта жерла Laoshan. Это жерло овальной формы, 1000 м в длину и 600 м в ширину. (D) На дне крупных жерл находится множество небольших жерл/углублений различных размеров (диаметром до 20 м). На изображении показано углубление диаметром 3 м. (E) В жерле Wenhai наблюдался обильный аутигенный карбонат с гидротермальными потоками из трещин в крупных карбонатных кумулятах. (F) В жерле Laoshan наблюдались сильные гидротермальные потоки, где обитают различные организмы, такие как креветки-альвинокаридиды, приземистые омары и актинии. ИСТОЧНИК: [(D) и (F)] L. LI/LAOSHAN LABORATORY и (E) X. ZHANG/LAOSHAN LABORATORY. Цитирование: Lianfu Li et al., A large intraplate hydrogen-rich hydrothermal system driven by serpentinization in the western Pacific: Kunlun.Sci. Adv.11,eadx3202(2025).DOI:10.1126/sciadv.adx3202
Автор: Lianfu Li et al. Источник: www.science.org

Почему это так важно? А потому, что именно такие условия — умеренная температура и обилие водорода, простейшего химического «топлива» — считаются идеальными для абиогенеза, то есть зарождения жизни из неорганики. По сути, учёные нашли действующую модель того самого «первичного бульона», из которого миллиарды лет назад могли появиться первые живые клетки. Это настоящая природная лаборатория, позволяющая заглянуть в глубокое прошлое.

ScienceAlert External Sources
Город, который затмил легенду

До недавнего времени эталоном подобных систем считался «Затерянный город» (Lost City) в Атлантике, открытый в 2000 году. Его причудливые карбонатные башни поражали воображение и служили главным примером «холодных» гидротермальных полей. Но на его фоне Куньлунь — настоящий гигант.

In situ рамановская спектроскопия и обнаружение водорода в гидротермальной системе Куньлунь. (A) Общий вид системы RIP, установленной на ОПА Fendouzhe, которая использовалась для проведения измерений методом in situ рамановской спектроскопии в гидротермальной системе Куньлунь. (B) Основная камера системы RIP установлена на корме Fendouzhe. (C) Крупный план зонда системы RIP, размещённого на переднем лотке Fendouzhe и управляемого с помощью руки-манипулятора для точного позиционирования. (D) Рамановские спектры гидротермального флюида Куньлунь с заметными пиками, соответствующими SO₄²⁻ на ~984 см⁻¹, деформационной полосе OH на ~1650 см⁻¹ и растворённому H₂ на ~4132 см⁻¹, что указывает на концентрацию водорода во флюиде. Модифицировано по Li et al. (10). a.u., произвольные единицы. (E) Модель количественного анализа для растворённого H₂, построенная на основе лабораторных симуляций при высоких температурах и давлениях, иллюстрирующая взаимосвязь между концентрацией H₂ и соотношением площадей при различных температурах. Модифицировано по Li et al. (24). (F) Сравнение концентрации водорода в гидротермальном флюиде Куньлунь с концентрациями в геотермальных системах Исландии и гидротермальных полях Срединно-Атлантического хребта (MAR). Оценочный поток водорода из Куньлуня также сравнивается с глобальным подводным потоком абиотического водорода и потоком, обусловленным подводной серпентинизацией. ИСТОЧНИК: [(A)-(C)] L. LI/LAOSHAN LABORATORY. Цитирование: Lianfu Li et al., A large intraplate hydrogen-rich hydrothermal system driven by serpentinization in the western Pacific: Kunlun.Sci. Adv.11,eadx3202(2025).DOI:10.1126/sciadv.adx3202
Автор: Lianfu Li et al. Источник: www.science.org

Давайте просто сравним. Площадь Куньлуня — более 11 квадратных километров. Это в сто раз больше, чем у его атлантического собрата! Но дело не только в размере. Архитектура здесь совершенно другая: вместо хрупких шпилей и башен — гигантские кратеры диаметром в сотни метров и глубиной до ста. Это не эфемерное образование, а монументальная геологическая структура, способная существовать тысячелетиями.

Именно эта стабильность, по мнению исследователей, могла стать решающим фактором для зарождения жизни. Ведь для того, чтобы простые молекулы сложились в сложные органические цепочки, нужно время и постоянство условий. Хрупкие башни «Затерянного города» могли рухнуть в любой момент, а вот массивные кратеры Куньлуня — это куда более надёжное «убежище» для химической эволюции.

Модель развития роя жерл Куньлунь и наблюдения на месте. На основе наблюдений, проведённых в этом исследовании, гидротермальная система роя жерл Куньлунь прошла четыре стадии развития. (A) Стадия 1: Мощный взрыв. Водородный взрыв сформировал крупные жерла вследствие серпентинизации. (B) Широко распространённые брекчии в жерле Laoshan, указывающие на взрывы во время стадии 1. (C) Стадия 2: Интенсивное извержение. Аутигенный доломит (Рис. 2B) позволяет предположить, что температура гидротермальных флюидов, вероятно, находилась в диапазоне от 40° до 80°C, который при более низких температурах сменялся кальцитом. (D) На сильные гидротермальные извержения указывают плотные гидротермальные трубки в жерле Laoshan, что свидетельствует о сильной гидротермальной активности во время стадии 2. (E) Стадия 3: Диффузное извержение. Канал для флюида становится всё меньше и меньше из-за аутигенных карбонатов и может даже закупориться. Вследствие этого накопление водорода вызывало меньшие по силе взрывы, за которыми затем следовали диффузные гидротермальные потоки. (F) Гидротермальное углубление диаметром 5 м, демонстрирующее диффузные гидротермальные потоки на дне. Возле гидротермального источника обнаружены две рыбы-скорпены. Такого рода гидротермальные жерла/углубления диаметром от 1 до 20 м встречаются группами во всех четырёх жерлах, обследованных в ходе этого исследования. (G) Стадия 4: Фаза угасания. Гидротермальные жерла/углубления покрыты осадками. Потоки не наблюдаются из-за прекратившейся под ними серпентинизации. (H) Пример потухших углублений в жерле Zhushan, которые также наблюдаются и в других жерлах. ИСТОЧНИК: [(B), (D) и (F)] L. LI/LAOSHAN LABORATORY и (H) W. SUN/ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ, КИТАЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. Цитирование: Lianfu Li et al., A large intraplate hydrogen-rich hydrothermal system driven by serpentinization in the western Pacific: Kunlun.Sci. Adv.11,eadx3202(2025).DOI:10.1126/sciadv.adx3202
Автор: Lianfu Li et al. Источник: www.science.org
Двигатель жизни (и, возможно, нашего будущего?)

Но Куньлунь — не просто безжизненная химическая лаборатория. Это процветающий оазис в тёмной океанской бездне. Здесь кипит жизнь: креветки, приземистые омары (крабоиды), актинии, трубчатые черви. Все они существуют в мире, куда никогда не проникает солнечный свет. Как же им это удаётся?

Вместо фотосинтеза, который питает почти всю жизнь на поверхности, у них хемосинтез. Они научились извлекать энергию напрямую из химических реакций, используя тот самый водород, который в изобилии поставляет Куньлунь. Это ещё одно доказательство того, что жизнь может процветать в самых, казалось бы, неподходящих условиях.

ScienceAlert External Sources

И вот тут история делает неожиданный поворот. Этот же водород, который кормит глубоководных существ, привлёк внимание инженеров. Водород — чистое топливо будущего, и открытие такого мощного природного «генератора» ставит интригующие вопросы. Сможем ли мы когда-нибудь использовать подобные источники в качестве источника энергии? Пока это звучит как фантастика.

Более того, Куньлунь преподнёс геологам сюрприз. Обычно такие системы находят вблизи срединно-океанических хребтов, где тектонические плиты расходятся. А этот гигант расположился вдали от них, ставя под сомнение существующие теории. Похоже, мы ещё очень многого не знаем о процессах, идущих в недрах нашей планеты.

Схема, иллюстрирующая механизм гидротермальной активности внутри крупного жерла. Морская вода проникает в литосферу через глубокие разломы на изгибающихся участках субдуцирующей Каролинской плиты к западу от желоба Mussau, где она вступает в реакцию с горячими породами, образуя серпентинит и водород. Щелочные флюиды, богатые водородом, магнием и железом, образованные в результате серпентинизации, поднимаются по трещинам и непрерывно растворяют кальций из окружающих пород, что приводит к обогащению гидротермальных флюидов кальцием. После подъёма эти флюиды смешиваются с приповерхностной циркуляцией морской воды и выбрасываются на морское дно в виде гидротермальных излияний. Вблизи жерла, при высоких температурах, ионы кальция и магния в гидротермальных флюидах соединяются с диоксидом углерода из морской воды, образуя доломит. На большем удалении от жерла, из-за остывания под действием морской воды, при нормальных для морского дна температурах образуются аутигенные карбонатные породы, состоящие преимущественно из кальцита. Эти богатые водородом гидротермальные флюиды накапливают водород внутри жерла после выброса на его дне, способствуя развитию хемолитоавтотрофной экосистемы. Цитирование: Lianfu Li et al., A large intraplate hydrogen-rich hydrothermal system driven by serpentinization in the western Pacific: Kunlun.Sci. Adv.11,eadx3202(2025).DOI:10.1126/sciadv.adx3202
Автор: Lianfu Li et al. Источник: www.science.org
Что дальше?

Открытие Куньлуня — это больше, чем просто очередная точка на карте океанского дна. Это важное событие сразу в нескольких областях науки.

  • Для биологов — это уникальный шанс изучить условия, в которых могла зародиться жизнь.
  • Для геологов — возможность пересматривать модели тектонической активности.
  • Для инженеров — намёк на новые источники чистой энергии.

Возможно, Куньлунь — не единственный в своём роде. Сколько ещё таких подводных мегаполисов скрывается в глубине, ожидая своего часа? Одно ясно точно: океанская бездна всё ещё хранит тайны, способные перевернуть наше представление не только о прошлом нашей планеты, но и о её будущем.

2 комментария

Demogorgon
Представьте себе Землю четыре миллиарда лет назад. Безжизненная, бурлящая планета

Чушь, LUCA появился за 200 млн. лет до этого
d
Более того, Куньлунь преподнёс геологам сюрприз. Обычно такие системы находят вблизи срединно-океанических хребтов, где тектонические плиты расходятся. А этот гигант расположился вдали от них, ставя под сомнение существующие теории. Похоже, мы ещё очень многого не знаем о процессах, идущих в недрах нашей планеты.

Неплохое подтверждение в пользу гипотезы гидридной модели Земли В.Н. Ларина.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Зачаровывающие пузырьки, сенсорное управление, дехлорирование: обзор обновленного термопота Harper HTP-5T02

Компания Harper представила новый термопот, который отвечает всем современным требованиям. Он выделяется регулировкой температуры, быстрым наливом, сенсорным управлением с цветным дисплеем,...

Обзор беспроводных наушников Zone51 GENEZIS: до 50 часов музыки на одном заряде!

Zone51 GENEZIS — беспроводные наушники накладного типа с облегченной конструкцией и весом всего 215 грамм. Они способны непрерывно играть до 50 часов, поддерживают 3 варианта подключения...

Как 30 слоев лака, кража из Лувра и допрос Пикассо превратили «Мону Лизу» из рядовой картины в мировой бренд

Слава «Моны Лизы» — это результат оптического обмана слоями в 2 микрона и кражи 1911 года. Объясняю, как допрос Пикассо и маркетинг превратили рядовой портрет эпохи Ренессанса в мировой бренд.

Наушники «Электроника ТДК-3 Квадра»: забытый квадрофонический эксперимент СССР

В конце 1970-х годов в мире аудиотехники активно обсуждали квадрофонию — технологию объёмного четырёхканального звука, которая обещала перенести слушателя прямо в центр музыкального...

Май — это поздно для Юга: 7 культур, которые нужно посадить в апреле до прогрева воздуха выше +20 °C пока жара не убила всходы

Что посадить в апреле 2026 на Юге: 7 культур для «холодного старта». При +27 °C рост картофеля замирает, а семена моркови «запекаются». Только ранняя влага и почва +10 °C спасут урожай от суховеев.