Открытые в 70-х годах прошлого века специфические высокотемпературные глубоководные гидротермальные источники срединно-океанических хребтов – «Чёрные курильщики» явились источником многих замечательных открытий в геологии, геохимии, минералогии и биологии этих уникальных экосистем. Позднее гидронавтами были обнаружены и так называемые «Белые курильщики» – потоки более прохладных осветленных гидротермальных вод, характеризующихся меньшей концентрацией рудных компонентов, нежели « черные любители курения».
Недавно на сайте Техасского университета в Остине, США (University of Texas at Austin , USA) появилась весьма интересная заметка, повествующая еще об одном виде «заядлых гидротермальных курильщиков». Ученые обнаружили новый тип горячих ключей по берегам вулканического озера на Филиппинах. Эти «наземные курильщики» являются кузенами подводным «Черным курильщикам», гидротермальным источникам на морском дне, которые извергают потоки богатой питательными веществами горячей воды, и часто поддерживают обильную жизнь целых сообществ организмов.
«Наземные курильщики» могут отнимать некоторую часть тепловой энергии многих активных вулканов во всем мире. Учет этой «накуренной энергии» может помочь ученым лучше прогнозировать размер и сроки будущих извержений на вулканах, обладающих «озерными кратерами». Хотя один из не связанных с этой работой экспертов осторожно заметил, что для получения надежных прогнозов могут потребоваться многолетние наблюдения на разных вулканических озерах.
Более непосредственный интерес рассматриваемые источники могли бы представлять как своеобразная «гавань» для новых для науки форм жизни.
Группа ученых, возглавляемая адъюнкт-профессором Техасского университета в Остине Б. Карденас (B. Cardenas), обнаружила такие источники вдоль берегов кратерного озера, находящегося внутри все еще действующего вулкана Тааль (Taal), около 31 мили от Манилы.
Кратерное озеро, вулкан Тааль, Филиппины. Фото с форума Сергея Винского: http://forum.awd.ru/viewtopic.php?f=831&t=70543&start=240
Б. Карденас полагает, что наземные курильщики могут существовать во многих других частях мира, где массы холодных поверхностных вод как бы покоятся на вершинах геотермальных источников. Такая ситуация например может наблюдаться в реках Йеллоустонского национального парка и в Кальдере Ньюберри штата Орегон.
Наземные курильщики, обнаруженные в вулкане Тааль. Нижний снимок, полученный с помощью инфракрасной камеры, демонстрирует области проявления и температуру прогретой воды Кратерного озера. (фото: http://www.jsg.utexas.edu/news/2012/01/scientists-discover-land-based-version-of-submarine-black-smokers/ ).
Основываясь на своих наблюдениях и компьютерном моделировании, исследователи пришли к выводу, что прохладная озерная вода устремляется ко дну вблизи берега, смешивается с горячей прибрежной грунтовой водой и затем поднимается к поверхности озер, образуя своеобразную ячейку конвекционного цикла. Вода, изливающаяся из подземных ключей озера Тааль, имеет такую высокую скорость, что кратерное озеро полностью обновляется в считанные дни. (Frame by frame анализ видеозаписи, позволил оценить скорость потока в 2 сантиметра в секунду).
«Я был поражен, когда я рассчитал дебет потока», - сообщил Б. Карденас. «Я опасался, - продолжил он, - что в случае ошибки мне пришлось бы утратить степень доктора философии (Ph.D.), но мы всё проверили и консультировались с другими коллегами, и теперь мы уверены в наших результатах».
Далее команда ученых измерила температуру грунтовых вод на различных глубинах в донных отложениях и на различных расстояниях от берега, дабы оценить температурные значения воды в поперечном сечении озера.
Построив карты изотерм, Б. Карденас увидел неожиданную картину. Вместо того чтобы получить набор изолиний, ориентированных в горизонтальных сечениях и отображающих рост температуры с увеличением глубины, изолинии располагались в основном в вертикальных плоскостях. Это и позволило сразу предположить конвекционный механизм прибрежного водообмена. Этот механизм описан в учебниках, но, к счастью для авторов настоящей работы, не слишком часто наблюдался в поле. И наконец, Б. Карденас разработал простую компьютерную модель, которая соответствует наблюдаемым результатам, и подтвердил наличие конвекционного потока.
«Вода озера довольно кислая (с pH около 2 или 3) и грунтовые воды только слегка кислые (pH около 5). Они смешиваются на короткой дистанции для образования водного тела нового курильщика. И когда у вас имеются большие контрасты по pН, как в этом случае, а также присутствуют растворенные в воде металлы и питательные вещества, много интересных вещей может происходить с бактериями», - подытожил Б. Карденас.
Важно подчеркнуть, что ученые и ранее теоретически предполагали существование конвекционных ячеек в водных средах, но описанная в заметке работа группы профессора Б. Карденаса впервые предоставила прямые свидетельства их существования.
Первоисточник заметки был опубликован 21 января 2012 года в журнале GeophysicalResearchLetters (GRL), VOL. 39, L02403, 6 PP., 2012; doi:10.1029/2011GL050475.
П.Л. Смолянский, Отдел перспективного развития, ИВЦ ВСЕГЕИ
Источник(и): http://www.jsg.utexas.edu/news/2012/01/scientists-discover-land-based-version-of-submarine-black-smokers/
