Вся жизнь на земле основана на углероде. Он постоянно перемещается между биосферой и неорганическим миром атмосферы, почвы и морей. В последнем случае проследить за его превращениями очень трудно. Первые шаги в изучении оборота углерода океане сделал симпатичный глубоководный робот «Benthic Rover II».
Круговорот углерода в природе сложен и многообразен, и отследить все процессы циркуляции этого элемента действительно непросто. Оставим за скобками все то, что происходит с ним в атмосфере и на суше, так как эти процессы относительно неплохо изучены.
В океане же особый интерес у научного сообщества вызывает так называемый «морской снег» – содержащие углерод останки погибших живых существ, их экскременты и прочие мелкие отходы, образующиеся в верхних слоях океана. Опускаясь на дно, эти «осадки» становятся основой местных пищевых цепочек. Однако до недавнего времени ученые понимали, что наблюдаемый ими объем морского снега явно недостаточен для обеспечения энергией всей ждущей его живности.
Внести ясность в этот вопрос, собственно, и был призван «Benthic Rover II». Как предполагает римская цифра в названии, у этого аппарата был предшественник. Это действительно так: первый подводный робот этой серии был построен в девяностых, но безвестно сгинул в морской пучине.
«Benthic Rover II» повезло гораздо больше – он побил все рекорды по продолжительности автономной работы на океанском дне. «Benthic Rover II» – это изготовленный из титана и пластика самоходный робот размером с автомобиль, способный не подниматься со дна в течение года.
Местом его применения стала северо-восточная часть Тихого океана. Аппарат находился на глубине 4 километров. Он снимал происходящее вокруг и производил измерения – концентрации кислорода, температуры воды, силы течений и даже некоторых характеристик местного хлорофилла. Все это должно было показать, где находятся свежие, богатые питательными веществами слои морского снега. «Benthic Rover II» дал ученым представление о том, какой объем углерода поглощается обитателями океанского дна.
Объяснить обрисованный выше дефицит в полной мере не удалось, однако робот обнаружил, что иногда здесь выпадало огромное количество морского снега и местные организмы могли месяцами питаться досыта, ни в чем себе не отказывая.
Надо сказать, что похожие исследования проводились еще несколькими десятилетиями ранее. Для оценки количества поступающего на дно Северной Атлантики углерода тогда использовались гораздо менее сложные инструменты. Тут речь, в частности, идет о высокоскоростной камере, которая показала, как густые облака морского снега опускаются вниз, привлекая к себе местных обитателей.
Ловушки, улавливавшие выпавший материал, помогли оценить количество еды. Именно тогда здесь впервые были обнаружены осадки, которые на фоне привычного «снега» выглядели как настоящая метель или буран. Ученые, работавшие с «Benthic Rover II», помнили об этом и пытались зафиксировать подобные явления.
За шесть лет работы подводного робота им удалось сделать это восемь раз. В некоторых случаях это совпадало с цветением на поверхности океана водорослей, которые со временем погибали и с разной скоростью опускались на дно. Когда вся эта масса оказывалась в распоряжении местных обитателей, глубоководный аппарат диагностировал снижение уровня кислорода – обедающие организмы ожидаемо увеличивали потребление этого газа. При этом съедалось ими далеко не все.
Избыток питательных веществ, в том числе углерода, оставался лежать на дне, и этим материалом можно было подкрепляться в более тяжелые времена. Однако «морские метели» не всегда образуются только водорослями. Они могут быть следствием дефекации или гибели сальп – интереснейших существ, достойных отдельного рассказа.
Данные, собранные с помощью «Benthic Rover II», возможно, позволят ученым лучше понять процессы, происходящие в результате климатических изменений. До начала его работы можно было только догадываться, как потепление океана влияет на количество выпадающего морского снега. Теперь же понятно, что этот объем увеличивается – по крайней мере, в тех местах, где находился подводный робот.
Понимание круговорота углерода в океане имеет в нынешних условиях особую важность. Какая-то доля этого химического элемента остается в данной среде и не попадает в атмосферу. Что, как считается, благотворно сказывается на климате планеты. Таким образом, осознание происходящих процессов позволит успешнее прогнозировать дальнейшее развитие событий.