Есть мнение, что на дне океана обнаружены озёра жидкого углекислого газа. А в них – бактерии. Это мнение было высказано в комментариях в контексте обсуждения проблемы жизнепригодности разных жидких сред. И не слабо меня озадачило. С одной стороны мнение не походило на очередные вести из альтернативной вселенной. У адептов воинствующего невежества просто не хватить выдумки на такое. Но с другой-то никаких «озёр жидкого углекислого газа» на дне моря не могло существовать в принципе. Просто, в силу особенностей физического законодательства нашей вселенной.
На дне моря есть озёра. Это впадины наполненные рассолом, который тяжелее обычной морской воды, и отделяется от неё хемоклином. В таких ямах нет жизни, – обычной, – только экстремофильная, анаэробная, поскольку сверху в рассол не проникает кислород, что способствует накоплению сероводорода. Много там и углекислого газа, поскольку он тяжёл, «тонет» в воде и покинуть впадины не стремится.
Может, о таких озёрах речь?.. Но, нет. Чувствовалось, что здесь что-то иное.
Углекислота… К слову, это СО2, а Н2СО3 это кислота угольная… Тонет, и действительно переходит при «комнатной» температуре в жидкую фазу при давлении в десятки атмосфер, что соответствует лишь сотням метров глубины в океане. Но совсем утонуть и скопиться на дне она не может именно по данной причине. Углекислый газ хорошо растворим в воде, но его растворимость не беспредельна, и если концентрация станет слишком высокой при малом давлении будут образовываться пузырьки, а при высоком капельки… И вот тут засада. Во всём диапазоне температур и давлений при которых жидкими остаются и вода, и углекислота, жидкий углекислый газ имеет меньшую, чем вода, плотность. То есть, капелька начнёт всплывать, превратится в пузырёк и либо растворится, либо лопнет, достигнув поверхности.
Проще говоря, нужными для образования озёр под водой свойствами углекислый газ не обладает. Хотя на планете с высоким давлением атмосферы он мог бы образовывать лужи на воде…
Между тем, быстро выяснилось, что и Википедия мнение о существовании таких озёр разделяет… Так случается, если «учёный изнасиловал журналиста». Переводчик не понял, что имеется ввиду. По результату расследования, впрочем, я даже склонен снять обвинения с переводчика. В первоисточнике изначально открытие описано было так, что понять нельзя ничего. Кроме, может, того, что океанологи сами в некотором недоумении.
«Озёра углекислоты» встречаются в многих местах океана. От Марианской впадины, до относительно небольших (но не менее 700 метров) глубин. Главное, чтобы регион был активным сейсмически и там били горячие ключи. Не обязательно даже именно «чёрные курильщики». В минеральной воде часто бывает много углекислого газа.
Но, впрочем, и в составе выбросов чёрных курильщиков тоже его много. На дне моря он выходит из жерл не в форме пузырьков, а в форме капелек. Поведение и судьба которых уже описаны выше…
Много в минеральной воде и минеральных солей. Обычно, – если речь о гейзере, – вода ещё и горячая, что делает её «лёгкой». Струя поднимается в толщу океанической воды и там рассеивается. Но так не везде. Где-то минеральная вода успевает остыть, не фонтанирует, а едва сочится, оказывается тяжелее морской и скапливается во впадинах, отгораживаясь от океана хемоклином… О чем также шла речь выше.
Вот, при взятии проб из донных осадков таких озёр… Ну, в них много углекислого газа, – растворённого, – как, кстати, и сероводорода, – но назвать из «озёрами жидкой углекислоты» ни в коем случае нельзя… Хотя так умудрилась понять написанное в первоисточнике даже Вики англоязычная (в отличие от русской она, однако, уверена не была)... При взятии проб из донных осадков, оказалось, что там – в глубине ила, – есть слой пропитанный жидким углекислым газом. Механизм его образования ясен не вполне, – хотя, разумеется, предполагает источник, диффузию газа снизу, сквозь отложения. Стабилен же слой потому, что от воды углекислоту отделяет слой газовых гидратов, работающий как пробка.
И да, в осадках заполненных жидкой углекислотой обнаружились бактерии. А почему, собственно, и нет. Это были анаэробные хемосинтезирующие организмы, использующие растворённый в углекислоте сероводород… И, разумеется, воду. Вода, хоть и плохо, но растворяется в жидком углекислом газе. Кроме того, углекислота названа лишь «почти чистой», из чего следует что в слое присутствовала и жидкая вода.
...Без воды бактерии, конечно же не смогли бы. Углекислый газ, препятствующий усвоению кислорода, не ядовит для тех, кому не нужен кислород. Но вода, во-первых, источник водорода при синтезе, а во-вторых, внутриклеточная среда, в которой протекают реакции.
То есть, упомянутые бактерии в таком же смысле живут в жидкой углекислоте, как и человек, например, в газообразном азоте. Это среда обитания, – но не биохимическая среда. Если даже теоретики нафантазируют биохимию, в которой средой протекания реакций окажется жидкий углекислый газ, то реальные найденные бактерии с этими разработками не знакомы.
Возможность биохимии в углекислотной среде сомнительна (СО2 недостаточно хороший растворитель), как и сомнительная целесообразность ксенобиологических исследований в данном направлении. Скопления жидкой углекислоты предполагались на «венероподобных» (потерявших воду) планетах… Вот, оказывается, они и на Земле есть, но условия образования таких скоплений очень нетривиальны. Да и речь об озёрах, а не об океанах.
Что же касается, угольной кислоты, то как среда она лучше, но в природе не накапливается. Это нестабильное соединение быстро образуется при растворении углекислоты в воде, но быстро же и разлагается.
Теоретически можно представить бактерию, которая живёт в углекислоте, а как растворитель и среду для внутриклеточных реакций использует кислоту угольную. Но для получения угольной кислоты нужна вода, а там где доступна вода, почему не использовать воду?