Медленные воды планеты

Медленные воды планеты: где прячутся океаны Земли?


Александр Пятков


Аннотация:


Весь Мировой океан — лишь тонкая плёнка на поверхности планеты. Настоящие

гигантские запасы воды скрыты на глубинах в сотни километров, где вещество H2O

под колоссальным давлением превращается в агрессивный сверхкритический флюид. Как

эта «подземная вода» запускает движение тектонических плит, почему именно она в

«чёрных курильщиках» стала колыбелью для первой земной жизни, и грозит ли Земле

полное высыхание в будущем? Размышление о скрытых механизмах планеты и о том,

какова реальная субъектность человека на фоне монументального дыхания мантийных

эпох.




Глазами мантии: сверхкритический флюид, скрытые океаны и вспышка человечества

Вопросы, лежащие на стыке глубокой геофизики, философии науки и масштабного

восприятия времени — это всегда попытка сопоставить микрокосм человеческой

истории с макрокосмом жизни целой планеты. Мы привыкли мерить историю веками, но

у Земли своя математика. Чтобы понять её, нужно спуститься на сотни километров

вниз, туда, где обычная вода теряет свои привычные свойства и превращается в

сверхкритический флюид.



Глава 1. Разные регистры времени


Процессы в недрах Земли и жизнь человеческих сообществ развиваются в

принципиально разных временных измерениях. Разница между ними колоссальна — она

составляет десятки тысяч раз.


Жизненный цикл одного этноса от зарождения до угасания составляет в среднем около

полутора тысяч лет. Даже если брать существование целых цивилизаций вроде

Древнего Египта или Китая, речь идёт лишь о трёх - пяти тысячах лет.


Напротив, время дегидратации тектонической плиты исчисляется эпохами. Скорость

движения литосферных плит составляет всего несколько сантиметров в год. Чтобы

океаническая плита опустилась в зону субдукции на глубину перехода воды в

сверхкритический флюид, требуются десятки миллионов лет. Полный цикл погружения и

растворения плиты в мантии занимает порядка пятидесяти или ста миллионов лет.


Эти времена абсолютно несопоставимы. За то время, пока тектоническая плита

опускается в мантию всего на несколько километров и выделяет первые порции

сверхкритической воды, на поверхности Земли успевают родиться, расцвести и

бесследно исчезнуть тысячи человеческих культур. На шкале Земли вся история

человечества — это лишь мгновенная вспышка.



Глава 2. Хронология вещества: что было первым?


Если рассматривать зарождение Земли как космического тела около четырёх с

половиной миллиардов лет назад, то ответ на вопрос о первенстве тверди или

жидкости зависит от дефиниций. На временной шкале эта последовательность выглядит

удивительно логично.


Первой была космическая твердь. Сама наша планета собралась из холодного

конгломерата каменных глыб, метеоритов и космической пыли. Вода на этом этапе

существовала либо в виде космического льда, либо была намертво заперта внутри

кристаллов этих камней.


Второй стала огненная жидкость. Из-за колоссальной энергии ударов метеоритов и

радиоактивного распада молодая Земля полностью расплавилась. Вся её поверхность

превратилась в сплошной кипящий океан жидкой магмы. Жидкой воды тогда не

существовало: из-за жара она была вытеснена в атмосферу и окутывала планету в

виде сверхплотного перегретого пара.


Третьей родилась геологическая твердь. Космическая бомбардировка утихла, и

поверхность магматического океана начала остывать. На ней запеклась первая

твёрдая базальтовая корка — прообраз будущей земной коры.


Четвёртой явилась жидкая вода. Как только твёрдая кора остыла ниже критической

отметки, которая из-за чудовищного давления атмосферы как раз была близка к

тремстам семидесяти четырём градусам Цельсия, водяной пар начал конденсироваться.

На планету обрушился непрерывный, планетарного масштаба ливень, длившийся веками.

Вода заполнила низины, и так возник первый Мировой океан.


Таким образом, если говорить об агрегатных состояниях, то сначала появился жидкий

камень, затем твёрдый камень и лишь в самом конце — жидкая вода.



Глава 3. Колыбель в вечной тьме


Долгое время считалось, что жизнь зародилась в мелководных тёплых водоёмах на

поверхности Земли, согреваемых первыми лучами молодого Солнца. Однако современная

наука все чаще переносит эту сцену на глубину в несколько километров — в вечную

тьму океанского дна, к гидротермальным источникам, известным как чёрные

курильщики. Именно здесь, на стыке ледяной океанской бездны и раскалённых недр,

ключевую роль сыграл сверхкритический флюид.


Когда морская вода через трещины в океанском дне просачивается вглубь земной

коры, она сталкивается с раскалённой магмой. На глубинах под весом колоссальной

толщи океана давление превышает двадцать два мегапаскаля, а температура

поднимается выше трехсот семидесяти четырёх градусов Цельсия. В этой точке

обычная вода перестаёт существовать — она превращается в сверхкритическую

жидкость, высокоплотный и высокоподвижный газ - жидкость.


Этот флюид обладает уникальной химической агрессивностью. Проходя сквозь

базальтовые породы, сверхкритическая вода ведёт себя как мощнейший растворитель:

она буквально вымывает из камня железо, никель, медь, серу, кремний, углекислый

газ, метан и водород. Становясь невероятно текучим и подвижным, этот

перенасыщенный бульон устремляется обратно вверх.


Вырываясь из жерла чёрного курильщика обратно в океан, сверхкритический флюид

переживает температурный шок. Он мгновенно остывает до двух - четырёх градусов

Цельсия — температуры придонной океанской воды. Этот резкий перепад приводит к

уникальным химическим последствиям.


Из остывающего флюида лавинообразно выпадают в осадок сульфиды металлов. Они

выстраивают многометровые трубы - башни, пронизанные миллиардами крошечных пор и

микрополостей. Эти каменные поры послужили первыми природными клетками —

защитными оболочками, внутри которых молекулы могли накапливаться, не вымываясь в

бескрайний океан.


Океанская вода имеет слабокислую среду, а флюид оказывается щелочным и несёт в

себе мощный заряд водорода и метана. На границе смешивания возникает колоссальный

электрохимический потенциал — природный аналог батарейки. Эта энергия заменяла

живым молекулам солнечный свет.


Железо, никель и сера, вынесенные флюидом, оседали на стенках микропор в виде

минералов, удивительно похожих по своей структуре на активные центры современных

ферментов. Они сработали как ускорители химических реакций, заставляя простой

углекислый газ и водород соединяться в первые сложные аминокислоты и нуклеотиды.

Сверхкритический флюид выступил в роли великого посредника, превратив мёртвую

неорганику в живое вещество.



Глава 4. Мировой океан полностью исчезнет?


Весь Мировой океан, со всеми его глубоководными впадинами — это лишь тончайшая

плёнка на поверхности планеты. Настоящие запасы вещества H2O скрыты на глубинах,

куда никогда не проникнет ни один исследовательский аппарат.


В так называемой переходной зоне мантии — на глубинах от четырёхсот десяти до

шестисот шестидесяти километров — горные породы под воздействием колоссального

давления меняют свою кристаллическую структуру. Минерал рингвудит, преобладающий

там, обладает уникальным свойством: его кристаллическая решётка способна

впитывать в себя гидроксильные группы подобно твёрдой каменной губке. Вода

растворена в самом камне.


Современные расчёты показывают, что в мантии Земли сегодня заперто от одного до

шести объёмов всего Мирового океана. Глубинная гидравлическая система планеты

хранит в разы больше влаги, чем есть на поверхности.


Каков же баланс этой планетарной бухгалтерии сегодня? Океаническое дно в зонах

субдукции уходит под континенты и погружается в мантию, увлекая за собой воду.

Обратный процесс дегазации происходит через жерла вулканов, которые выбрасывают

пар обратно в атмосферу.


Сегодня баланс нарушен: зоны субдукции утаскивают в мантию примерно в два - три

раза больше воды, чем вулканы успевают вернуть обратно. Означает ли это, что в

будущем Мировой океан полностью исчезнет?


За последние пятьсот миллионов лет из-за этого тектонического дисбаланса уровень

воды на поверхности действительно мог упасть на несколько десятков метров. Но при

текущей скорости впитывания поверхностным океанам потребуется не менее одного

миллиарда лет, чтобы заметно обмелеть.


Более того, здесь включается изящный механизм саморегуляции. Как только мантия

впитает слишком много воды, она станет менее вязкой и более подвижной. Это

неизбежно приведёт к ускорению движения плит, мощнейшему всплеску вулканизма и,

как следствие, к бурному возврату воды обратно на поверхность. Планета надёжно

застраховала себя от высыхания с помощью внутренних каменных хранилищ.



Глава 5. Ничтожная масса и великая сила разума



На фоне гигантских мантийных циклов живое вещество кажется чем-то эфемерным. Если

сложить массу всех бактерий, растений, животных и людей, то вся биосфера Земли

составит менее одной миллиардной доли от массы самой планеты. Мы не способны

сдвинуть тектоническую плиту силой мышц, но парадокс заключается в том, что эта

крошечная биосфера радикально перестраивает глубинные геохимические циклы.


Живая материя влияет на недра своей химической активностью. Обычные морские

микроорганизмы непрерывно извлекают из воды растворённый углекислый газ и

кальций, чтобы строить свои раковины. Когда они умирают, их останки превращаются

в толстые слои известняка и мела. Живое вещество консервирует углерод. Затем

тектонический конвейер уносит эти органические осадки в зоны субдукции, увлекая

углерод и связанную воду обратно в мантию. Крошечные существа на поверхности

напрямую определяют химический состав соединений на глубине в сотни километров.


Но какова в этой системе субъектность человека как вида?


Долгое время мы были лишь созерцателями, которые силой разума смогли разгадать

устройство этого колоссального планетарного механизма. Однако в последние века

человек превратился в самостоятельную геологическую силу, знаменуя развитие

Ноосферы — сферы разума.


Сжигая ископаемое топливо, которое биосфера миллионы лет упаковывала и отправляла

в недра, человек искусственно ускорил процесс дегазации планеты. Мы возвращаем в

атмосферу углекислый газ со скоростью, превышающей мощность всех действующих

вулканов Земли. Мы взломали естественный тайминг природы.


Но именно в этой критической точке рождается наша истинная, зрелая субъектность.

Человек — единственный элемент биосферы, способный осознать последствия своих

геологических масштабов. Наша субъектность заключается не в попытках командовать

тектоникой, а в способности к самоограничению и осознанному регулированию

собственного поведения.


В масштабах планеты Земля легко переварит и климатические сдвиги — у нее в запасе

миллиарды лет и надежные автоматические буферы. Но для человечества как вида этот

вызов является вопросом выживания. Наша субъектность — это экзамен на то, сможем

ли мы стать не просто временными пассажирами, а разумными соавторами стабильности

на поверхности этого великого тектонического корабля.