КАРТА САЙТА

Литобиосфера Земли

А.В. Галанин © 2012

Слова исчерпывают себя, но смысл неисчерпаем.

Янь Юй. XIII в.

Введение

Гипотезу о четырех биосферах земли, или четырех этапах развития биосферы Земли я представил совсем недавно в интернет-монографии "Строение и жизнь Вселенной". Суть ее в том, что жизнь на Земле существовала уже до того, как наша планета стала частью Солнечной системы. Земля некогда была свободной планетой в Галактике и вращалась вокруг центра Галактики в одиночку. Одинокая планета согревалась тогда только внутренним (эндогенным) теплом, а на ее поверхности царил жуткий мороз – космический холод. Но планета не была мертва, в ее недрах под толстым слоем замерзшей атмосферы и гидросферы генерировалось и накапливалось тепло. Под ледяным панцирем в толще коры планеты на границе коры и мантии происходили сложные циклические химические превращения вещества. Вот тогда-то там и зародилась примитивная жизнь и сформировалась первая биосфера – литобиосфера. Эта биосфера использовала химическую энергию – энергию химических связей простых веществ – для построения более сложных органических веществ углеводородов. Синтез сложных органических веществ (углеводородов и аминокислот), как установлено современной астрофизикой, может происходить даже в космических облаках, туманностях и атмосферах угасающих звезд.

Когда Земля была захвачена гравитацией планеты гиганта (Юпитера или Сатурна), то разогрев ее ядра усилился из-за трения недр под воздействием гравитации, вызывающей приливные деформации. Вначале система планеты гиганта, частью которой была Земля, не принадлежала Солнечной системе, а двигалась по орбите вокруг центра Галактики как полноправная космическая гравитационная система. Земля в этой системе находилась на самой дальней орбите. Звезда Солнце в результате нарушения гравитационного равновесия в Галактике захватила систему планеты гиганта, сорвав с ее орбиты наиболее удаленные космические тела – Землю, Луну, Меркурий, Венеру, Марс, сделав их самостоятельными планетами Солнечной системы. Поток эндогенного тепла из недр этих космических тел заметно увеличился, так как гравитационная энергия в результате взаимодействия планет и Солнца вызывала их деформацию, приливные процессы нагревали ядра и оболочки планет. Под толстым слоем льда на Земле образовался океан жидкой воды. На дне этого океана в местах тектонических разломов и в зонах спрединга потоки эндогенного тепла усилились в разы. Начали извергаться подводные вулканы и бить гейзеры – черные курильщики. Вокруг черных курильщиков на базе литогенной биосферы постепенно сформировалась вторая биосфера Земли, которая также использовала для синтеза сложных органических веществ хемосинтез. Разумеется, вторая – глубоководная биосфера – сформировалась на базе первой, более древней – литобиосферы. Литогенные бактерии видоизменились и приспособились жить в новой водной среде.

 

Совсем недавно на дальней окраине Солнечной системы в так называемом облаке Оорта была обнаружена планета. Предполагаю, что и Земля прошла эту стадию галактической гостьи Солнечной системы. Рисунок с сайта: http://unnatural.ru/page/42

Когда Земля была захвачена Солнцем в его гравитационное поле, она была похожа вот на такое космическое тело, промороженное с поверхности почти до абсолютного нуля. Но на глубине в несколько десятков километров под ледяным панцирем за счет эндогенного тепла уже мог существовать слой жидкой воды. Фото с сайта: http://jupiters.narod.ru

На близкой к Солнцу орбите Земля получила большое количество световой энергии – достаточное, чтобы растопить ледяной панцирь, сковывающий мировой океан. Под воздействием солнечного тепла ледяной покров, укрывавший океан Земли, растаял. В это время начала формироваться третья – мелководная фотосинтетическая биосфера, которая в качестве энергии для синтеза сложных органических веществ использовала энергию солнечного света. Думаю, что эта третья биосфера сформировалась в верхних слоях океана, куда проникает достаточно много света, на базе глубоководной хемосинтетической биосферы, когда наша планета оказалась на близкой к Солнцу орбите. Вероятно, это случилось 1,5–2 миллиарда лет назад. Самый верхний слой океана предохранял живые организмы от жесткого излучения, выйти на сушу жизнь тогда не могла. Однако начавшийся фотосинтез давал свободный кислород, часть которого из воды переходила в атмосферу, с поверхности океана пары воды тоже поступали в атмосферу. Не менее миллиарда лет потребовалось для того, чтобы в атмосфере накопилось кислорода столько, чтобы сформировался озоновый слой.

Образование четвертой наземной биосферы суши (выход жизни на сушу) стало возможно по мере формирования озонового слоя атмосферы в результате накопления в атмосфере свободного кислорода. Озоновый слой и водяной пар защитили земную поверхность от жесткого излучения, которое разрушало генетическую структуру живых организмов. Выход жизни на сушу произошел примерно 700 миллионов лет, во всяком случае, так утверждают биологи и геологи.

Биологи и экологи собрали огромную информацию о биосфере суши и мелководной биосфере морей и океанов, использующей энергию солнечного света, превращенную в энергию химических связей зелеными растениями и фотосинтезирующими бактериями. Но в середине ХХ века была открыта иная хемосинтетическая жизнь в глубоководных океанических впадинах вокруг черных курильщиков (горячих гейзеров). В настоящее время она интенсивно изучается. Однако исследователи пока не до конца осознали, что глубоководная, основанная на хемосинтезе жизнь по отношению к мелководной и наземной является первичной и значительно более древней.

О самой древней – литобиосфере – конкретных данных пока совсем немного. Микроорганизмы открыты в толще литосферы в нефти на глубине в несколько километров, они обитают в ювенильных водах, поступающих в земную кору из мантии. Но эти микроорганизмы считаются занесенными вглубь с поверхности или со дна океана. Ученые постулируют, что они относительно наземной и глубоководной биосфер вторичны. Информации о том, что эти бактерии живут там давно, обитают там миллиарды лет, я пока в литературе не встречал. Сам я к этой мысли пришел не сразу, а в результате разработки гипотезы происхождения Солнечной системы в результате гравитационной сборки из свободных космических тел Галактики. По крайней мере, я убежден в том, что жизнь на Земле возникла задолго до того, как она стала планетой Солнечной системы. А скорее всего, жизнь во Вселенной вечна, и следует говорить о ее трансформации – эволюции, но не о происхождении. Живое и неживое вещество – это две стороны материи, вечно взаимодействующие друг с другом согласно закону "единства противоположностей".

Гипотеза о четырех биосферах или четырех стадиях развития жизни на Земле (1 – планетарно-галактической, 2 – спутниковой, 3 – планетарно-солнечной бескислородной и 4 – планетарно-солнечной кислородной) разрешает важную проблему биологии и генетики, а именно – увеличивает время происхождения и эволюции жизни и биосферы Земли по крайней мере на 1–2 порядка. Жизнь на Земле оказывается старше самой Солнечной системы, она ровесник Галактики.

Самым шатким в моей гипотезе является первое звено эволюции жизни – хемосинтетическая жизнь в литосфере, а именно, утверждение о ее первичности. Фактов, подтверждающих ее, пока чрезвычайно мало. И вовсе не потому, что их нет, а потому, что их толком-то и не искали еще. А факты эти, возможно, не так уж и малочисленны. Однако их привыкли видеть и объяснять в свете уже существующих теорий биосферологии.

Данная работа посвящена поискам фактов, подтверждающих существование и древность литобиосферы Земли.

 

Сверхглубокое бурение

Оказывается, китайцы еще в XIII веке бурили скважины глубиной 1200 метров. Европейцы побили китайский рекорд только в 1930 году, научившись бурить скважины на 3 километра. В конце 1950-х годов скважины удлинились до 7 километров. Начиналась эпоха сверхглубокого бурения.

Что же мешает пробурить скважину до центра Земли и узнать, что там находится? О строении космоса мы знаем гораздо больше, чем о том, как устроен Земной шар. Хотя попытки проникнуть вглубь Земли предпринимались не раз. Первые две сверхглубокие скважины были пробурены в штате Луизиана в Северной Америке. Руководители проекта оборудовали скважину обсадными трубами метрового диаметра, уходящими на глубину 1 км, с тремя мощными автоматическими аварийными затворами. Рядом с буровой расположили специальный бетонозавод, который в случае аварии подавал бы быстротвердеющий раствор в обсадную трубу. До глубины в 9 км проходка шла как обычно. Но глубже столкнулись с увеличивающимся внутренним давлением, из скважины стал выделяться сероводород. Бурильщики шутили, что добурили до преисподней. С глубины 9,6 км из скважины пошла расплавленная сера, и проходчики начали терять сознание. Аварийные затворы закрылись. А бетонный завод обеспечил подачу спецраствора в обсадную трубу, и скважину удалось заглушить.

В СССР так же пытались пробурить несколько сверхглубоких скважин, но отечественных бурильщиков постигла та же печальная участь. Во время бурения скважины «Кумжа-9» на реке Печора в Архангельской области с глубины 7 км неожиданно ударил мощный фонтан из газа, нефти и бурового раствора. Да так сильно, что бур просто «влетел» в зону аномально высокого пластового давления. Трубы от буровой установки разлетелись, как макароны из кастрюли. Тут же ударил факел высотой 150 метров. Попробовали погасить факел танками – неудачно. Фонтан гудел, как реактивный двигатель. В итоге его удалось погасить лишь с помощью подземных ядерных взрывов. Для этого пробурили наклонную скважину в сторону аварийного ствола. Подвели по ней ядерный фугас и на глубине 1,5 км взорвали. Образовалась подземная камера, и зона бокового давления перекрыла ствол скважины.

Кольская сверхглубокая скважина. Фото с сайта: http://onua.com.ua/8939-kolskaya-sverxglubokaya-skvazhina-mistika-i.html

Метабазальт с глубины 5984,50 м. Фото с сайта: http://gruzdev.kiev.ua/kolskaya-sverkhglubokaya-skvazhina-chast-2 Обратите внимание на количество микротрещин в породе. Вот в таких трещинах и живут литосферные анаэробные бактерии.

Самую сверхглубокую скважину – СГС-3 глубиной 12,3 км – пробурили на Кольском полуострове в районе поселка Никель. Работы проводил специальный институт геофизики с общим числом сотрудников 5000 человек, а на самой шахте в советские годы трудилось 520 человек, сегодня их осталось всего около 50. Расчетная глубина бурения была установлена в 30 км. До 7 км бурение шло в обычном режиме. Сюрпризы начались на глубине 7,5 км, температура там, где бур непосредственно соприкасался с базальтом, взросла до 100°С, а плотность образцов, поднятых на поверхность, снизилась на 20%. Геохимики обнаружили в породе различные газы – водород и гелий, а биологи – неизвестные бактерии. Эти бактерии, извлеченные в кислородную атмосферу, погибали, и потому их назвали аэрофобные (боящиеся воздуха). Вдруг бур заклинило намертво, тогда приступили к проходке второго ствола. На глубине 8 км температура поднялась до 120°С, а керны стали пористыми, количество бактерий возросло. Обычные стальные трубы заменили на новые, изготовленные из высокопрочной стали, бур сделали из молибдена, зерна алмаза заменили на искусственный материал эльбор, который превосходил алмаз по огнеупорности, прочности и твердости. Наконец, ствол скважины достиг глубины 12240 м. Бур снова заклинило, станок замолчал, и вдруг создавшуюся тишину нарушил странный шум из скважины.

Первые 7 километров сложены вулканическими и осадочными породами: туфами, базальтами, брекчиями, песчаниками, доломитами. Глубже лежит так называемый раздел Конрада, после которого скорость сейсмических волн в породах резко увеличивается, что интерпретировалось как граница между гранитами и базальтами. Этот раздел на Кольской скважине был давно пройден, но базальты нижнего слоя земной коры так нигде и не появились. Наоборот, начались граниты и гнейсы.

Разрез Кольской скважины опроверг двухслойную модель земной коры, согласно которой под гранитоидной корой материков должна находиться базальтовая кора, в которой материки, согласно теории тектоники плит, движутся по поверхности планеты. Сейсмические разделы в недрах планеты оказались не границами слоев из пород разного состава. Скорее они указывают на изменение свойств камня с глубиной. Поднятый на поверхность с 12-ти километровой глубины образец оказался не базальтом, как ожидалось по теории, а гранитом.

Прежде думали, что с удалением от поверхности земли и ростом давления породы становятся более монолитными, количество трещин в них уменьшается. Но скважина показала обратное – начиная с 9 км, толщи оказались очень пористыми и буквально напичканы трещинами, по которым циркулировали водные растворы. На глубине температура оказалось выше, чем рассчитывали: +80°С. На отметке 7 км температура в забое была 120°С, а на 12 км – +230°С. В образцах Кольской скважины ученые обнаружили золотое оруденение. Вкрапления драгоценного металла находились в древних породах на глубине 9,5–10,5 км (в среднем 37,7 мг золота на тонну породы).

Они были первыми, они сделали это! Фото с сайта: http://onua.com.ua/8939-kolskaya-sverxglubokaya-skvazhina-mistika-i.html

Д. Губерман вспоминает, сколько научных открытий состоялось на Кольской сверхглубокой. Буквально каждый метр был откровением. Скважина показала, что почти все наши прежние знания о строении земной коры неверны. Выяснилось, что Земля вовсе не похожа на слоеный пирог. «До 4 километров все шло по теории, а дальше началось светопреставление, – рассказывает Губерман. – Теоретики обещали, что температура Балтийского щита останется сравнительно низкой до глубины по крайней мере 15 километров. Соответственно, скважину можно будет рыть чуть ли не до 20 километров, как раз до мантии. Но уже на 5 километрах окружающая температура перевалила за 70°С, на семи – за 120, а на глубине 12-ти жарило сильнее 220°С, что на 100° выше предсказанного теоретиками!» Результаты поставили под сомнение теорию послойного строения земной коры – по крайней мере, в интервале до 12 262 метра. В школе нас учили: есть молодые породы, граниты, базальты, мантия и ядро. Но граниты оказались на 3 километра ниже, чем рассчитывали. Базальтов вообще не нашли. Все бурение прошло в гранитном слое. А ведь с теорией послойного строения Земли связаны все наши представления о возникновении и размещении полезных ископаемых. На глубинах, где считалось, что нет органики, обнаружили 14 видов микроорганизмов – возраст глубинных слоев превышал 2,8 миллиарда лет. На еще больших глубинах, где уже нет осадочных пород, появился метан в огромных концентрациях. Это полностью разрушило теорию биологического происхождения углеводородов, таких как нефть и газ.

Коллектив Кольской буровой. Фото с сайта: http://onua.com.ua/8939-kolskaya-sverxglubokaya-skvazhina-mistika-i.html

В 1995 г. в глубине скважины раздался мощнейший взрыв неустановленной природы. К жителям Заполярного прорвались журналисты финской газеты – и мир потрясла история о вылетевшем из недр планеты демоне. «Когда меня об этой загадочной истории стали расспрашивать в ЮНЕСКО, я не знал, что ответить. С одной стороны, чушь собачья. С другой – я, как честный ученый, не мог сказать, что знаю, что же именно у нас произошло. Был зафиксирован очень странный шум, потом был взрыв… Спустя несколько дней ничего такого на той же глубине не обнаружилось», – вспоминал академик Давид Губерман. Совершенно неожиданно для всех подтвердились прогнозы Алексея Толстого из романа «Гиперболоид инженера Гарина». На глубине свыше 9,5 километров обнаружили настоящую кладезь всевозможных ископаемых, в частности золота – настоящий оливиновый слой, гениально предсказанный писателем. Возможно, уже в недалеком будущем человечество сумеет воспользоваться и этим богатством. Я считаю, что Кольская сверхглубокая – это научно-техническое достижение советского народа, равновеликое созданию на орбите космической станции "Мир". К сожалению, все это похоронено под обломками СССР. Новое поколение об этом уже ничего не знает. А жаль.

Проблемы на немецкой сверхглубокой скважине на юго-востоке Баварии, заложенной на остатках древней горной цепи возрастом в 300 млн. лет, начались после достижения глубины 7 км: в конце работ забой отклонился от вертикали на 300 м. Так же как и на Кольской, приходилось бурить новые стволы. Температура в скважине на глубине была 270°С, и это вынудило прекратить работы, не достигнув заветной цели. На предельной для бурения глубине залегали главным образом амфиболиты и гнейсы – древние метаморфические породы. Зоны перехода гранитоидной коры в гнейсовую здесь также не обнаружили.

В США продолжают глубинное бурения дна океанов в зонах вулканической и тектонической активности земной коры. Так, на Гавайских островах исследователи надеялись изучить подземную жизнь вулкана и приблизиться к мантийному языку – плюму, который, как полагают, и породил эти острова. Скважину у подножия вулкана Мауна-Кеа планировали пробурить до глубины 4,5 км, но из-за огромных температур осилить смогли только 3 км. Другой проект – глубинная обсерватория на разломе Сан-Андреас. Бурение скважины через этот разлом Североамериканского континента начали в июне 2004 года и прошли 2 из 3 запланированных километров. Уже сейчас добыча нефти и газа в США с глубин 6–7 км стала обычным делом. Тюменская сверхглубокая скважина показала, что в 7 километрах от поверхности есть перспективные для газовых месторождений толщи пород.

Одно из самых удивительных открытий, которое сделали с помощью бурения, – это наличие жизни глубоко под землей. И хотя жизнь эта представлена лишь бактериями, ее пределы простираются до невероятных глубин. Бактерии вездесущи. Они освоили подземное царство, казалось бы, совершенно непригодное для существования. Огромные давления, высокие температуры, отсутствие кислорода и жизненного пространства – ничто не смогло стать препятствием на пути распространения жизни в недрах литосферы. По некоторым подсчетам, масса микроорганизмов, обитающих под землей, может даже превышать массу всех живых существ, населяющих поверхность нашей планеты.

Еще в начале XX века американский ученый Эдсон Бастин обнаружил бактерии в воде из нефтеносного горизонта с глубины несколько сот метров. Обитавшие там микроорганизмы не нуждались в кислороде и солнечных лучах, они питались органическими соединениями нефти. Бастин предположил, что эти бактерии живут изолированно от поверхности уже 300 млн. лет – с тех пор как образовалось нефтяное месторождение. Но его смелая гипотеза осталась тогда невостребованной – в нее просто не поверили. Тогда считали, что жизнь – это лишь тонкая пленка на поверхности планеты.

В 1980 г. департамент энергетики США искал безопасные методы захоронения радиоактивных отходов. Для этих целей предполагалось использовать шахты в непроницаемых горных породах, где живут питающиеся радионуклидами бактерии. В 1987 году началось глубокое бурение нескольких скважин в штате Южная Каролина. С полукилометровой глубины и дальше вглубь отбирали образцы, соблюдая при этом всевозможные меры предосторожности, чтобы не занести бактерии и воздух с поверхности Земли. Изучением образцов занимались несколько независимых лабораторий, их результаты показали, что глубоких толщах обитали анаэробные бактерии, которые не нуждаются в кислороде.

Кольская сверхглубокая скважина после прекращения работ. Фото с сайта: http://gruzdev.kiev.ua/kolskaya-sverkhglubokaya-skvazhina-chast-2

Бактерии нашли и в породах золоторудной шахты в Южной Африке на глубине 2,8 км, где температура составляла 60°С. Они живут и глубоко под дном океанов при температуре свыше 100°. Как показала Кольская сверхглубокая скважина, условия для обитания микроорганизмов есть даже на глубине более 12 км, поскольку горные породы на большой глубине оказались пористыми, насыщенными водными растворами. В сверхглубокой скважине, которая вскрывала кратер Сильян Ринг в Швеции, микробиологи тоже обнаружили колонии бактерий. Любопытно, что микроорганизмы обитали в древних гранитах. Хотя это были очень плотные, залегающие под большим давлением породы, но в них по системе микропор и трещин циркулировали подземные, по-видимому, ювенильные воды. Американский геолог Томас Голд считает, что магнетито-масляная паста на глубине 4–5 км – это не что иное, как продукт жизнедеятельности бактерий, которые питаются поступающим из мантии метаном. Пределы выносливости литосферных бактерий изумляют, но похоже, что нижнюю границу их обитания все-таки устанавливает температура недр. Они могут размножаться при 110°С и выдерживать, хоть и короткое время, температуру в 140°С. Под океанским дном температура растет не так быстро, и нижняя граница жизни там может пролегать на глубине 7 км. Это означает, что биосфера Земли не может быть полностью уничтожена даже в случае самых серьезных катаклизмов, а на планетах, лишенных атмосферы и гидросферы, микроорганизмы вполне могут существовать в недрах.

Катрина Эдвардс (Katrina Edwards) со своими коллегами обнаружили, что на обнаженных твердых породах на дне глубоководных впадин в океане обитает в 3–4 раза больше бактерий, нежели в водных слоях океана. Жизнь может существовать в холодной темной и каменной среде, считает Сантелли: "Однако мы не ожидали найти такое обилие микробной жизни на больших глубинах". Пораженные присутствием огромного разнообразия микроорганизмов, исследователи пришли к выводу, что богатая микробная жизнь присутствует на всей поверхности океанского дна. Это открытие подтверждает теорию о том, что бактерии выживают благодаря эндогенной энергии, исходящей из глубин Земли – "процесс, который значительно дополнит наши знания о глубинном углеродном цикле и развитии жизни на земле", говорит Катрина Эдвардс.

Это означает, что жизнь имеет колоссальный запас прочности. Биосфера Земли не может быть полностью уничтожена даже в случае самых серьёзных катаклизмов и, вероятно, на планетах, лишённых атмосферы и гидросферы, микроорганизмы вполне могут существовать в недрах.

К настоящему времени в мире существует несколько десятков сверхглубоких скважин. Вот наиболее известные из них: Берта-Роджерс, США, – 9 583 м. Бейден-Юнит, США, – 9 159 м. КТВ Hauptbohrung, Германия – 9 100 м. Юниверсити, США – 8 686 м. Цистердорф, Австрия – 8 553 м. Бигхорн, США, Вайоминг – 7 583 м. Сильян Ринг, Швеция – 6 800 м. Пока что глубже Кольской скважин нет.

Сверхглубокое бурение позволило заглянуть в недра и понять, как ведут себя горные породы при высоких давлениях и температуре. Представление о том, что горные породы с глубиной становятся плотнее и пористость их убывает, оказалось неверным, как и точка зрения о сухих недрах. Впервые это было обнаружено при бурении Кольской сверхглубокой скважины. Другие скважины в древних кристаллических толщах подтвердили факт, что на многокилометровой глубине горные породы разбиты трещинами и пронизаны многочисленными порами, а водные растворы свободно движутся под давлением в несколько сот атмосфер. Учитывая информацию о состоянии недр, полученную в ходе сверхглубокого бурения, проекты создания могильников радиоактивных отходов в глубоких желобах океана ныне выглядят весьма рискованными. Согласно тектонике плит, в месте этих желобов океаническая плита подсовывается под материковую, и помещенные в такой желоб радиоактивные отхода в контейнерах должны были бы тоже подсовываться под материковую плиту и таким образом захораниваться на значительной глубине. Но оказалось, что никакие плиты в желобах друг под друга не подсовываются. Теория тектоники плит, что называется, "накрылась медным тазом". В конце 1990-х я отправил в центральный журнал в Москву свою статью, в которой доказывал, что тектоника плит неверна. Мне статью завернули на том основании, что она противоречит этой самой "общепринятой" теории. Вот так живучи ученые предрассудки... Они уходят только вместе со своими сторонниками, и так в науке совершается смена парадигм.

 

Абиогенное происхождение нефти

Абиогенная глубинная концепция происхождения нефти возникла в начале XIX века. Автором ее считают А. Гумбольта. Впервые идея о минеральном происхождении нефти была высказана им в 1805 г. Но еще в 1546 г. Георгий Агрикола писал, что нефть и каменные угли имеют неорганическое происхождение; последние образуются путём сгущения и затвердевания нефти. М.В. Ломоносов в работе «О слоях земных» (1763) высказал идею о происхождении нефти из растительных остатков, подвергшихся обугливанию и давлению в земных слоях. Сторонниками биогенного происхождения нефти были В.И. Вернадский и Н.Д. Зелинский.

В 1866 г. французский химик М. Бертло высказал предположение, что нефть образуется в недрах Земли при воздействии углекислоты на щелочные металлы. В 1871 французский химик Г. Биассон выступил с идеей о происхождении нефти путём взаимодействия воды, CO₂, H₂S с раскалённым железом. Эксперименты по неорганическому синтезу углеводородов, проведенные этими исследователями, в значительной степени способствовали развитию гипотезы минерального происхождения нефти.

Д. И. Менделеев, разделявший вначале представление об органическом происхождении нефти, затем склонялся к мысли о происхождении её в результате реакций, идущих на больших глубинах, при высоких температурах и давлениях. Согласно его концепции, карбиды металлов, взаимодействуя с водой, просачивающейся с поверхности земли, образуют нефть. Лабораторные исследования, проведенные Менделеевым и некоторыми другими учеными, показывали, что при воздействии водяных паров на карбиды тяжелых металлов выделяются углеводороды, сходные с углеводородами, содержащимися в нефти. Это привело Менделеева к мысли, что в процессе горообразования вода проникает по трещинам земной коры в глубину недр, где взаимодействует с карбидами тяжелых металлов. В результате такого взаимодействия выделяются газообразные углеводороды.

Современные глубоководные платформы, используемые для нефтедобычи. Рисунок с сайта: http://gabbassov-adilbek.narod…

Самая большая самоходная нефтедобывающая платформа. Фото с сайта: http://zastropi.narod.ru/spetc…

Поднимаясь в силу своей подвижности и давления пластов земной коры в вышележащие пористые слои осадочных пород, часть смеси абиогенных углеводородов конденсировалась, образуя скопления нефти, а другая часть пропитывала породы и образовывала горючие сланцы, жирные угли и другие битуминозные породы. Некоторая доля смеси окислялась и давала продукты, подобные асфальтам.

Наиболее благоприятными моментами в истории Земли для образования нефти, вероятно, были эпохи «подъемов горных кряжей». В такие эпохи создавались удобные пути как для проникновения воды в недра планеты, так и для проникновения паров нефти и газов из недр Земли к ее поверхности.

Д.И. Менделеев писал, что существует связь мест выходов нефти и газа с горными хребтами. В то время не было известно, что поверхностные нефтепроявления сопровождают лишь очень небольшую часть залежей нефти. Менделеев принял эту связь за всеобщую закономерность. Он рассматривал разломы, рассекающие земную кору по окраинам горных хребтов, как пути для перемещения океанических и морских вод в недра земли, а нефтяных паров – в обратном направлении, вверх. В этой концепции непонятно, почему нефть поднимается по разломам вверх, а вода по тем же разломам и в то же время просачивается вниз.

Абиогенную, но космическую теорию происхождения нефти предложил в 1892 г. геолог Н.Соколов. Он считал, что углеводороды изначально существовали в первозданном веществе Земли или образовались на ранних высокотемпературных стадиях ее формирования. С охлаждением Земли нефть поглощалась и растворялась в жидкой расплавленной магме. Впоследствии, когда возникла земная кора, из магмы выделялись углеводороды, которые по трещинам в земной коре поднимались в верхние части, сгущались и образовывали скопления. В доказательство своей теории Соколов приводил факты обнаружения углеводородов в метеоритах.

В 50-60-е годы XX века Н.А. Кудрявцев, В.Б. Порфирьев, Г.Н. Доленко, Ф. Хойл и др. возродили гипотезы абиогенного (космического, вулканического и магматогенного) происхождения нефти. Н.А. Кудрявцев считал, что из углерода и водорода, имеющихся в магме, образуются радикалы СН, СH₂, СН₃, которые выделяются из магмы и служат исходным материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры. По его мнению, нефть и газы из мантии Земли по глубинным разломам поднимаются вверх в осадочную оболочку Земли. В.Б. Порфирьев полагал, что нефть поступает с глубинных зон Земли не в форме углеводородных радикалов, а со всеми свойствами, присущими естественной нефти. Флюиды поднимались в сильно нагретом состоянии и под огромным давлением прорывались в пористые породы. Таким путем, по его мнению, образовались все нефтяные месторождения. Но где и на каких глубинах находилась нефть до ее миграции по разломам, не ясно. В.Б. Порфирьев полагал, что где-то в подкоровых зонах – в верхней мантии.

Авария на нефтедобывающей платформе. Фото с сайта: http://www.open2000.com/news/1…

Под большим давлением нефть из подземного резервуара выбрасывается из пробуренной скважины. Но когда по мере выброса давление в резервуаре падает, нефть приходится выкачивать насосами. Фото с сайта:http://kraevedenie.net

Версия Кудрявцева, согласно которой из углерода и водорода, имеющихся в магме, образуются радикалы СН, СH₂, СН₃, выделяющиеся из магмы и служащие исходным материалом для образования нефти в более холодных зонах земной коры, выглядит наиболее правдоподобной. Но Кудрявцев не говорит, откуда берется в мантии радикал водорода. Эту проблему снимает гидридная теория строения ядра нашей планеты, согласно которой водород поступает из самых глубин Земли в процессе разложения гидридов металлов. Этот процесс сопровождается увеличением объема Земли. Следовательно, процесс синтеза нефти активизировался в эпохи расширения Земного шара и тормозился в эпохи его сжатия. С. Дигонский и В.Тен считают, что нефть образуется путем пиролиза метана, разбавленного диоксидом углерода. При этом образуются радикалы СН, СH₂ и СН₃. Пиролиз метана в искусственных условиях приводит к синтезу жидких углеводородов, а в литосфере при высокой температуре и давлении – к образованию всего генетического ряда битумонозных веществ.

В мантии Земли под давлением и при высокой температуре из углерода и водорода сначала образуются углеводородные радикалы СН, СH₂ и СН₃. Они движутся в веществе мантии от области высокого давления к области низкого давления. А так как в зоне разломов перепад давлений особенно ощутим, радикалы в менее нагретых зонах реагируют друг с другом и с водородом, образуя нефть. Затем образовавшаяся жидкость может перемещаться как вертикально, так и горизонтально по имеющимся в породе трещинам, скапливаясь в ловушках – полостях в литосфере. Исходя из теоретических представлений, Кудрявцев советовал искать нефть не только в верхних слоях Земли, но и глубже. Этот прогноз блестяще подтверждается, и глубина бурения с каждым годов возрастает.

Однако на 6-м (1963), 7-м (1967) и 8-м (1971) Международных нефтяных конгрессах неорганические теории происхождения нефти не получили поддержки большинства. Взяли верх сторонники биогенной теории, которые утверждали, что нефть образовалась из органического вещества, синтезированного и образованного растениями и животными, морским планктоном в толще морских осадков, а затем в результате тектоники плит затянутого в толщу литосферы. Именно эту биогенную концепцию и утвердили как единственно правильную большинством голосов. И потому она впоследствии вошла во все наши школьные учебники. Это было демократично, но глупо! В науке зачастую ошибается именно большинство, а двигает вперед науку меньшинство. Но бог с ними, сторонниками биогенной теории, в науке всякий имеет право заблуждаться.

Гигантские месторождения нефти и газа невозможно объяснить за счет рассеянного в окружающих породах органического вещества биогенного происхождения. Это и многие другие факты заставляют искать другую модель нефтеобразования, основанную на неорганическом синтезе углеводородов. Вне осадочной оболочки Земли и биосферы в литосфере содержится более 99% углерода нашей планеты. Химическая база минеральной гипотезы – это каталитический синтез и конверсия углеводородов при высоких температурах и давлениях. Минеральная концепция объясняет наличие скоплений нефти и газа в любых горных породах, имеющих свободные емкости и условия для их удержания и сохранения. Этим условиям отвечают, главным образом, осадочные горные породы. Но нефть в месторождениях – это только незначительная часть мощного потока углеводородов, захваченная ловушками. По словам Д.И. Менделеева, неорганическая концепция объясняет "все главные факты нефтенахождения и то, что нефть находится рассеянною во всех краях света".

Из минеральной концепции образования нефти следует, что при поисках месторождений перспективны все проницаемые горизонты вплоть до кристаллического фундамента включительно, зоны нефтегазонакопления возможны в местах глубинных разломов. Минеральной концепции противоречит, пожалуй, только один факт – оптическая активность нефти, которая в природе свойственна только органическому веществу биогенного происхождения. Но оптическое сходство нефти и живого вещества с естественно-исторических позиций находит другое объяснение. Нефть соответствует определенному высокому этапу геохимической эволюции углеродистых соединений Земли, которая, возможно, и привела к возникновению живого вещества. Не случайно, что между живым веществом и нефтью имеется много общего: состав, исходные вещества для образования, близкие условия развития самого процесса, особенно на первых стадиях эволюции, одни и те же катализаторы, способствующие развитию процесса, и т. д. Нефть образовала на планете углеводородную сферу, которую затем освоили живые организмы.

Бактерии, доминирующие в процессе разложения нефти. Фото с сайта: http://preobrazenie.ucoz.ru/forum/20-957-25 (gazeta.ru. //Science/AAAS)

Деградация нефти осуществляется анаэробными бактериями, не использующими кислород, поэтому стандартные методы оценки активности бактерий по снижению кислорода не срабатывают. Выброс нефти в морскую воду изменил бактериальные сообщества. Развились глубоководные холодолюбивые гамма-протеобактерии – родственники бактериям, разлагающим углеводороды. Они обеспечили высокие темпы разложения нефти. Повышение активности бактерий значительно увеличило скорость распада нефтепродуктов: период полураспада алканов достиг 1,2 дня вместо начальных 6,1 дня. Ранее предполагалось, что в воде с температурой 5°С и при высоком давлении в среде, обедненной углеродом, микробиологический мир не очень богат. Но глубоководная вылившаяся нефть вынесла на поверхность много разных микроорганизмов и измененила экосистему. Исследования показали, что доминирующий вид бактерий в шлейфе нефти – это ранее неизвестные организмы, родственные семейству Oceanospirillales, видам Oleispirea antarctica и Oceaniserpentilla haliotis. Еще А. Гумбольдт наблюдал нефть, твердые углеводороды, битумы и нефтяные газы при извержениях вулканов, в том числе в свежеизлившихся лавах Везувия и Этны. К сожалению, это вскоре было забыто, и среди геологов надолго утвердилось мнение, что нефти и углеводородного газа в вулканических выделениях нет и быть не может. Недавно вновь выявлены эти факты. Оказалось, что метан в количестве 16% выделяется из фонтанов долины гейзеров в Калифорнии. В эманациях аляскинского вулкана Ново-Эрупта метана 14% , вулкана Монтань-Пеле на острове Мартиника – 18%, в продуктах подводного вулканического извержения у Азорских островов – даже 87%.

В пепле, выпавшем из палящей (400°С) газопепловой тучи курильского вулкана Тятя, найдены абиогенные аминокислоты (аланин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, треонин, серин, валин и цистин), водород, метан, азот и водяные пары. Все вулканы планеты в среднем ежегодно выбрасывают более 10 триллиардов тонн абиогенных органических соединений, в том числе 3 миллиона тонн углеводородов.

Свойства нефти как организованной сложной субстанции с большим запасом свободной энергии еще мало изучены. Как живой организм, так и нефть представляют собой гетерогенные, неравновесные субстанции, проходящие путь необратимого развития, состоящие из множества различных больших и малых молекул. Скопление нефти можно рассматривать как "эволюционирующую открытую каталитическую систему", которая приобрела на определенном этапе химической эволюции некоторые функции и свойства, общие с живым веществом. Для месторождений нефти характерно " стремление" к стационарному существованию при сохранении определенного комплекса условий и при постоянном обмене веществом и энергией с окружающей средой. Нефть как вещество, достигшее определенного этапа химической эволюции, приобрела некоторые свойства и функции, напоминающие свойства и функции живого вещества. Приобрела она и некоторые термодинамически выгодные особенности химического состава, строения и структуры живого вещества. Эти черты сходны, но не идентичны. Нефть не идентична живому веществу.

Далеко не вся нефть обладает оптической активностью. Есть масса месторождений нефти, для которой никакого вращения плоскости поляризации света не наблюдается. Какое же происхождение тогда имеет эта «невращающая» нефть?!. Если вся нефть имеет биологическое происхождение, то почему она не вся является оптически активным веществом? Такого быть не должно по теории, но это есть в реальности.

Известны способы разделения рацематов (веществ с равным количество «правовращающих» и «левовращающих» молекул) на разные «составляющие», которые являются уже оптически активными веществами! Таких способов существует несколько. Луи Пастер в 1857 году наблюдал разрушение некоторыми микроорганизмами правовращающей формы винной кислоты. Если же действию грибка подвергался правовращающий рацемат, то левовращающий должен был накапливаться. На основе этого наблюдения возник биохимический метод расщепления рацематов – способ Пастера. Заметьте: в приведенном процессе микроорганизмы подавляют именно правовращающую форму, оставляя как раз левовращающую, характерную для живых организмов.

Микроорганизмы были обнаружены в нефтяных месторождениях. Почему бы этим бактериям не обеспечивать разделения молекул в нефти. Поедая правовращающие молекулы, они накапливали бы в нефти левовращающие. Получается, что живые организмы в нефти действительно играют важную роль – только не в ее происхождении, а в изменении ее оптических свойств.

По сообщениям Михаила Грачева, в определенных точках со дна озера Байкал на поверхность выходит нефть. По всей видимости, это молодая нефть, которая где-то под дном озера образовалась или образуется прямо сейчас. Этой нефти немного, и промышленного значения она не имеет, вся эта байкальская нефть перерабатывается микроорганизмами. Поэтому недавние попытки бурятского правительства наладить добычу нефти на Байкале выглядели по меньшей мере неубедительно. Напомню, что на дне Байкала проходит глубокий тектонический разлом – зона спердинга.

Скопления больших масс вязкой нефти находят объяснение только с позиций абиогенной теории. Месторождение Пис-Ривер залегает и в породах кристаллического фундамента. Оринокский нефтяной пояс простирается вдоль одноименного гигантского разлома, уходящего в подкоровую зону. К Оринокскому разлому приурочена геотермическая аномалия – необычайно сильный прогрев нефтеносной осадочной толщи. В бассейне реки Ориноко часть запасов тяжелой нефти также залегает в кристаллическом фундаменте.

Гигантское месторождение природного газа Сан-Хуан (США) располагается поперек синклинальной оси бассейна Сан-Хуан. Все пористые газоносные пласты здесь являются газонасыщенными. Месторождение Уоттенберг (штат Колорадо, США) располагается на синклинальной оси Денверского бассейна. Вода в этих месторождениях нередко залегает выше, чем газ, хотя между водой и газом в одном и том же пласте нет никакого барьера или экрана. Наоборот, в направлении вверх по наклону пористость и проницаемость породы-коллектора увеличиваются так, что их наибольшие значения приходятся на водоносную часть пласта.

Поднимаясь из подкоровых слоев, абиогенно синтезированные нефть и газ по разлому и оперяющим его трещинам "впрыскиваются" под колоссальным давлением мантийного очага в любую пористую и проницаемую среду, распространяясь в ней из разлома подобно грибообразному облаку. Они остаются сравнительно неподвижными, пока новые порции нефти и газа не продвинут их вверх. На это указывают эксперименты и практика строительства подземных газохранилищ в горизонтальных и наклонных водонасыщенных пластах песка или песчаника.

Немало месторождений, в которых нефть и газ залегают на глубинах 4500–7520 м, имеется в Предкарпатском и Предкавказском прогибах, Печорской и Днепровско-Донецкой впадинах, Оренбургском Приуралье, на Астраханском своде, в Каспийском море, Туркмении, Казахстане, Азербайджане и других районах. В Карпатах мощные нефтеносные пласты обнаружены на глубинах 6–7,5 км. В Днепровско-Донецкой впадине известны уже почти 30 месторождений с залежами на глубинах 4500–6000 м, откуда скважины фонтанируют с дебитом нефти до 500 т/сут, а газа – до 1 млн. м³/сут и более. В бассейне Анадарко (США) на глубинах 4575–8103 м, где температура газоносных пластов достигает 219°С, суммарные доказанные запасы газа равны 878 млрд. кубометров. Объяснить существование более 1000 месторождений нефти и газа на глубинах 5–6 тыс. м в осадочных толщах Евразии, Африки, Северной и Южной Америки, в подводных недрах Северного, Карибского, Каспийского морей и Персидского залива в состоянии только теория неорганического синтеза нефти и газа в верхней мантии Земли.

Гипотеза В. Ларина о гидридном строении земных недр дает все необходимые предпосылки для объяснения абиогенного синтеза углеводородов. В «материнских» осадочных породах, вмещающих нефть, отсутствуют остатки растений и животных, которые не могли полностью преобразоваться в нефть (целлюлоза, хитин и др.). Не объясняет биогенная теория высокой концентрации в нефти металлов, широкого распространения битуминозных веществ в некоторых рудах, происхождение различных типов нефти. Расчеты показывают, что по модели органического нефтегазообразования, биогенные вещества нефтематеринских отложений в Саудовской Аравии могли дать не более 7,5 миллиардов кубометров нефти, что составляет менее 5% от нефтяных запасов этого региона.

Что только не придумывается, чтобы хоть как-то «объяснить» попадание «биогенной» нефти в столь экзотичные для нее положения – то нефть чудесным образом «просачивается» сквозь магматические породы на километры вниз; то «подныривает» под них в результате субдукции плит. Нефть образуется якобы из органических остатков, затянутых вместе с океаническими осадками в зону, где происходил поддвиг океанической плиты под континентальную. Говоря другими словами, существуют тектонические процессы, которые позволяют органическим веществам оказываться на весьма больших глубинах. При этом механизм затягивания осадков в зону поддвига жестких плит аналогичен механизму попадания жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями в различных технических устройствах и машинах. Ну а дальше образовавшаяся нефть под тяжестью литосферного выступа, наползающей с материка плиты может быть «выжата» из осадочных пород и может активно мигрировать в сторону от наддвига. Этим эффектом «горячего утюга» объясняют формирование больших залежей нефти на сравнительно небольшой площади в районе Персидского залива. Но субдукции-то, как выясняется, просто нет – океанические плиты под континентальные вовсе не подныривают и не пододвигаются. Так что подобные экзотические перемещения в пространстве и органических останков, и якобы образовавшейся из них нефти – просто плод воображения на базе ошибочной гипотезы.

Следуя абиотической теории происхождения нефти из глубины недр Земли, российские и украинские геофизики и химики начали проводить детальный анализ тектонической истории и геологической структуры кристаллического основания Днепродонецкого бассейна. После глубокого изучения тектонических характеристик, анализа пород и бурения в общей сложности на 37 скважинах из 61 пробуренной ведется коммерческая добыча нефти. Сравним: в США нефть можно добывать только из каждой десятой из пробуренных наугад скважин – 9 из 10 скважин обычно оказываются «сухими».

В 1960-е годы, когда американские многонациональные компании стремились сохранять контроль над крупными месторождениями Саудовской Аравии, Кувейта, Ирана и других стран, убежденные, что нефть – невозобновимый ресурс, русские на основе альтернативной теории начали бурить скважины в Сибири, которая считалась лишенной нефти и газа. Основываясь на данных своей «абиотической» теории, они открыли там 11 крупных и одно гигантское нефтяное месторождение. Пробурив кристаллические горные породы, они нашли столько нефти, сколько ее содержится в месторождениях Северного Склона Аляски.

В 1980-х годах русские нефтяники пришли во Вьетнам и предложили оплатить расходы по бурению скважин, чтобы показать, что их новая геологическая теория работает. Российская компания «Вьетсовпетро» пробурила на вьетнамском месторождении «Белый Тигр» базальтовые скалы на 5000 метров вглубь, и начала добывать 6000 баррелей нефти в день, что для нуждающейся в энергоресурсах вьетнамской экономики было совсем неплохо. За 13 лет разведки и разработки залежей нефти в фундаменте месторождения на шельфе Вьетнама было добыто около 100 млн. тонн нефти.

Любопытная складывается ситуация: в России практики уже давно и эффективно работают по абиогенной теории, а теоретики провозглашают торжество биологической версии и продолжают штамповать по ней учебники, книги, статьи. Что поделать... Уж такая инертная у нас наука!

Сильнейшим фактом в пользу абиогенного происхождения нефти является необъяснимое в рамках биологической версии довольно быстрое увеличение запасов на давно эксплуатируемых и законсервированных нефтегазовых месторождениях. Как считают сторонники абиогенной концепции, это прямое следствие процессов современного нефтегазообразования. В числе таких регионов называются Татария и Чечня, а в последнее время к ним присоединилась и Сибирь в России, Украина, Азербайджан, штаты Техас и Оклахома в США и Мексика. Особо показательно пополнение запасов на тех месторождениях, которые считались уже полностью потерявшими свою рентабельность из-за практически полной выбранной оттуда нефти. На ряде нефтяных скважин запасы нефти неожиданным образом стали восстанавливаться. Аналогичная ситуация обнаружилась и на вьетнамском месторождении «Белый Тигр». Пополнение запасов нефти, наблюдаемое «в режиме реального времени», свидетельствует именно о современном процессе абиогенного нефтеобразования.

Таким образом, факты, полученные за последние 2–3 десятилетия, подтверждают абиогенную теорию происхождения нефти, которая открывает широкие перспективы промышленного освоения новых кладовых "черного золота" – на больших глубинах.

 

Газогидраты

Газовые гидраты состоят из молекул воды и газа и напоминают по внешнему виду лед. Их кристаллическая ячейка содержит до 8 молекул газа на 46 молекул воды. Для образования газового гидрата требуются высокие давления и низкая температура, поэтому в природе он встречается в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной вечной мерзлотой (например, в Якутии). Один кубометр газогидрата содержит примерно 200 кубометров газа. Залежи газовых гидратов в донных осадках выявлены в Атлантике, в Тихом океане у берегов Панамы и Мексики, в Аляскинском заливе, в Северном Ледовитом океане у побережья Аляски и в Мексиканском заливе у берегов Техаса, Луизианы и Флориды, а также на дне Байкала. Полагают, что концентрация метана в осадках морского дна вполне сопоставима с его содержанием в обычных месторождениях или даже превышает его в несколько раз.

Озеро сырой нефти в Нигерии. Фото с сайта: http://loveopium.ru/afrika/nigeriya-cena-chernogo-zolota.html

Газогидрат при нагревании превращается в метан и воду. Фото с сайта: http://greenyakutia.ya1.ru/pag…

В целом запасы газогидратов в сотни раз превосходят запасы нефти, газа и угля во всех разведанных месторождениях. Геологические процессы, связанные с современной тектонической активностью подводных недр, периодически разрушают газогидратные залежи, под которыми залегает обычный природный газ в донных осадках Мексиканского залива. В результате в толще океана возникают неистово мощные газовые фонтаны, которые могут быть причиной появления загадочных "островов" на экранах судовых радаров, в том числе в районе Бермудского треугольника. Разрушение гидратов сопровождается резким понижением температуры в пласте, в результате чего создаются благоприятные условия для образования нового гидратного льда, который запечатывает газоносные отложения на глубине в 300–700 м под дном моря или океана.

На континентальном склоне Аляски в море Бофорта в 70–200 км от берега выявлена полоса газовых гидратов и свободного газа шириной 30–100 км, вытянутая с запада на восток в виде дуги длиной 700 км и рассеченная в этом направлении несколькими сейсмоактивными разломами. Два из них длиной 170 и 400 км. Между центральной частью этой дуги и берегом открыты месторождения Прадхо-Бэй (800 млн. т нефти и 500 млрд. кубометров газа) и Купарук-Ривер (600 млн. т нефти), запечатанные вечной мерзлотой. Вся восточная часть рассматриваемого участка моря Бофорта, имеющая кору океанического типа, характеризуется неглубокими (менее 20 км) землетрясениями силой не менее 5–6 баллов.

Структура газогидрата. Схема с сайта: http://agriculture.by/?p=717

Подъём метана и газогидратов со дна моря. При глобальном потеплении возможен выброс в атмосферу большого количества метана. Фото с сайта: http://sv-rasseniya.narod.ru/s…

Наличие вечной мерзлоты на дне и в подводных недрах этого арктического моря исключает возможность органического нефтеобразования. Здесь, при наличии вечной мерзлоты, продолжают формироваться залежи газовых гидратов и свободного газа. Тектоническая активизация недр вызывает здесь колоссальные выбросы газа.

В недрах заполярной территории Тюменской области разведаны запасы газа, и часть их сосредоточена в 30 газогидратных месторождениях. Восточно-Сибирский арктический шельф является крупнейшим источником метана, по объемам выбросов он сравним со всем Мировым океаном. Виной этому таяние подводной вечной мерзлоты, при котором освобождается метан, законсервированный на большой глубине в виде газогидратов. В случае резкого выброса содержание метана в атмосфере может вырасти на порядки. Работы по изменению климата снискали этой тематике недобрую славу – они оказались сильно политизированы. Тем более ценными являются комплексные, достоверные и длительные мониторинговые исследования текущих процессов в атмосфере и гидросфере.

Недавно опубликована работа российских ученых из Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН (ТОИ ДВО РАН), представляющая принципиально новый взгляд на эмиссию метана в атмосферу на основе многолетних исследований метановых выделений арктического шельфа России. Считалось, что арктические шельфовые области являются неактивными в выделении метана, так как твердый газогидратный слой там надежно захоронен под толщей подводной вечной мерзлоты.

Но исследования содержания метана в воде и воздухе моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря показали, что эти области являются наиболее активными источниками метана: их эмиссия сравнима с эмиссией всего остального Мирового океана. Это происходит из-за таяния подводной вечной мерзлоты, причем объемы захороненного под ней метана столь велики, что при прорыве слоя мерзлоты концентрация метана в атмосфере разом может увеличиться на порядки, что приведет к очень резким изменениям климата Земли.

Выделение метана в Российской Арктике. Красным и желтым цветом показаны места с аномально высоким содержанием метана в воде. Схема с сайта: http://www.gazeta.ru/science/2010/03/05_a_3334148.shtml

Работы по исследованию эмиссии метана из арктического шельфа в ТОИ ДВО РАН были начаты еще в конце 1990-х годов. Одним из методов изучения климата является изучение кернов арктического и антарктического льда, который является хранилищем информации о составе древней атмосферы. Изучая состав льдов Гренландии и Антарктиды, можно получить данные о составе атмосферы за последние 400 тысяч лет. Мы живем в теплую эпоху. Холодные эпохи характеризуются низким содержанием метана в атмосфере. В теплые эпохи эта содержание метана в атмосфере возрастает. В ледниковые эпохи содержание метана над Гренландией и Антарктидой было одинаковым, а в межледниковые над Арктикой было на 10% больше метана. Согласно современным данным, в наше (межледниковое) время концентрация метана над Арктикой также выше на 8–10%, чем над Антарктикой. Это подразумевает наличие его мощного регионального источника, который функционирует в теплые эпохи и отключается в холодные. Деградация наземной мерзлоты и вовлечение древнего метана может играть важную роль в формировании этого максимума.

В 2004–2005 годах Наталья Шахова с соавторами сформулировала гипотезу о вовлечении метана донных отложений в формирование атмосферного максимума метана. Эта гипотеза была основана на результатах первых исследований по распределению и динамике растворенного метана в мелководной части. Было сделано предположение о том, что подводная мерзлота деградирует и не является сплошной, что приводит к дестабилизации нижезалегающих газовых гидратов, их разрушению и утечке метана в водную толщу и атмосферу.

По имеющимся оценкам, в осадках содержится значительная часть углеводородов шельфа и континентального склона Мирового океана, что позволяет рассматривать газогидраты как суперпул углеводородов, сохранность которых обеспечивается стабильностью подводной мерзлоты. Важно отметить, что в настоящее время температура подводной мерзлоты близка к среднегодовой температуре придонной воды, то есть к температуре, изменяющейся в разных районах МВА от –0,5 до –1,8°С, то есть близкой к температуре таяния. В то же время температура мощной наземной мерзлоты на побережье МВА близка к –11°С, то есть на 10–11 градусов холоднее, чем температура подводной мерзлоты. Установлено, что шельф арктических морей является источником выброса метана в атмосферу, хотя ранее считалось, что повсеместное присутствие подводной мерзлоты, словно панцирь, блокировало выделение метана из донных отложений.

Предполагается, что основным источником метана являются резервуары метана в форме газовых гидратов и свободного газа, накопленного на протяжении многих-многих тысяч лет под подводной мерзлотой, которая находится в настоящее время в переходном состоянии от замороженных льдистых грунтов к талому состоянию. В настоящее время подводная мерзлота утратила свою функцию непроницаемой для газов крышки-панциря, что позволяет утечку метана из донных отложений в водную толщу и в атмосферу.

Газогидраты на дне морей и океанов вполне могут быть причиной загадочных катастроф в Бермудском треугольнике и ему подобных местах. Нахождение газогидратов на дне глубоко в морях и океанах доказано. Они образуются там в условиях высокого давления толщи воды и весьма низкой температуры. Метан поступает из недр. Часть его выделяется в воду, а другая часть фиксируется в газогидратах и накапливается под слоем донных осадков. Но это продолжается до той поры, пока поток эндогенного тепла не усилится до такой степени, что газогидрат начинает разрушаться.

Но если представить, что в месте залежи газогидрата начнет действовать подводный вулкан, или плюм расплавленной магмы прорвется на дно моря, то газогидрат разрушится моментально – буквально взорвется. В этом месте наверх сквозь толщу воды устремится поток пузырьков газа, который сильно разуплотнит воду в этом месте. Море не сможет держать на своей поверхности корабль, и он моментально пойдет ко дну. Даже сигнал SOS команда не успеет подать.

Газогидрат на дне океана нагревается и резко выбрасывает столб метана. Вода, пронзенная огромным количеством пузырьков газа, не может удержать корабль на плаву, и он быстро погружается в пучину. Фото с сайта: http://pikabu.ru/story/a_vyi_v…

Катастрофу в Бермудском треугольнике можно представить как быстрое погружение корабля в фонтан метана из резко нагретого эндогенным теплом Земли газогидрата на дне океана. Фото с сайта: http://hazker.net/films/7792-b…

А если на дне моря-океана начнет действовать вулкан и он извергнет раскаленную магму, нагретую до полутора тысяч градусов, вода на дне разогреется и станет быстро подниматься наверх, унося с собой тепло. И чем ближе она будет к поверхности, тем сильнее она будет кипеть. На поверхность в этом месте вырвется столб перегретого пара, который, поднимаясь вверх и охлаждаясь, превратится в мощное облако – пар конденсируется в капельки воды.

Столб перегретого пара, устремленный из океана в небо. Фото с сайта: http://rodobozhie.ru/publ/knig

Это торнадо изогнулось под воздействием движеня атмосферы. Достигнув верхних холодных слоев воздуха, перегретый пар охлаждается и образует темную тучу. Фото с сайта: http://arisfera.info/lightning

Вероятно, вокруг таких столбов перегретого пара, вырвавшегося со дна моря-океана, образуются вот такие жуткие смерчи. Пар в таком столбе поднимается вверх по спирали, бешенно раскручиваясь. Стенки столба образованы конденсатом, так как по периферии этого жгута на контакте с атмосферой часть пара конденсируется в капельки тумана. Благодаря этим капелькам столб устремленного вверх перегретого пара перестает быть "невидимкой" и становится видимым.

Два торнадо одновременно можно объяснить двумя очагами горячей лавы на дне моря. Фото с сайта: http://video.bigmir.net/show/1

Так выглядит морское торнадо вблизи. Перегретый пар, вырываясь на поверхность, увлекает за собой нагретую до кипения воду. Фото Виктора Застольского с сайта: http://lori.ru/178102

Вероятно, такие морские торнадо могут породить и масштабные циклоны и тайфуны. К сожалению, о причинах и механизме зарождения тайфунов известно мало. Как отличить выбросы из океана метана от столбов перегретого пара, также пока непонятно.

Побывав в центральной части Якутии, я был поражен масштабами добычи газа из под слоя вечной мерзлоты. Оказывается, вечная мерзлота (а глубина ее залегания здесь достигает 500 м) хорошо экранирует поток углеводородов, идущий из глубин Земли к ее поверхности. Под слоем мерзлоты образовались колоссальные залежи газа и нефти.

Атоматическая американская станция Секьюрити буквально вчера обнаружила органические молекуля на поверхности Марса. Что это за вещество? Разумеется, углеводороды, а по-просту, нефть. Год назад я опубликовал на своем сайте статью "Есть ли нефть на Марсе?" Представляете, как приятно буквально через год получить подтверждение. На Марсе нефть есть! Его атмосфера постоянно пополняется метаном. Скорее всего, этот метан – продукт бактерий, которые питаются абиогенной марсианской нефтью. Моя увереннось в том, что на Марсе есть литобиосфера, увеличилась до 99%.

 

Литосферные микроорганизмы

Литосфера – это верхняя твердая оболочка Земли, ограниченная сверху атмосферой и гидросферой, а снизу граничащая с астеносферой – верхней частью мантии. Мощность литосферы Земли колеблется в пределах от 20 км (под океанами) до 150 км (под материками. До середины ХХ века литосфера понималась как синоним земной коры. В литосфере в нефтеносных слоях на глубине 3 км ( макисмально до 6 км) обнаружены живые бактерии. Основным лимитирующим фактором распространения жизни вглубь литосферы является температура. (Экологический словарь, 2001).

Схема внутреннего строения Земного шара

А.Г. Вологдин спустился в своих исследованиях по геологической временной лестнице до пород, возраст которых исчисляется в 2 миллиарда 600 миллионов лет. И всюду он встретил бактерии. Он спускается по лестнице времен все глубже и глубже. И везде отмечает в первую очередь наличие железобактерий – в рудах Кривого Рога, Сибири, Дальнего Востока и Кольского полуострова. Оказывается, наибольшие скопления железных руд приурочены именно к тем зонам, которые назывались докембрием и считались безжизненными. Недавно бактерии были обнаружены глубоко в литосфере вблизи мантии в габбро слое земной коры, который лежит непосредственно на горячей мантии на глубине 1391 м ниже морского дна. Оливия Мэйсон (сотрудник Национальной лаборатории Лоренса, Беркли) изучала микроорганизмы в базальте – нижнем слое земной коры. Микробы в слое габбро сильно отличались от тех, которые жили в слое базальта. Почти все габбро микробы в качестве пищи используют углеводороды. Эти микроорганизмы совершенно не зависят от энергии солнца. Источником энергии для них является нефть абиогенного происхождения. Они могут переваривать разливы нефти в Мексиканском заливе. Подобные микроорганизмы могут жить на Марсе и других космических телах, где есть метан и другие углеводороды. Подробнее об этих габбро бактериях написано Андреа Мастейном на сайте Our Amazing Planet.

Еще один вид бактерий живет внутри скальной породы на глубине более километра под поверхностью Земли. Эти бактерии приспособились жить в отсутствие кислорода и света. Эти бактерии сильно отличаются от бактерий, живущих в почве, атмосфере и гидросфере. Геолог Эдсон Бастин еще в 1920 г., изучая источник водорода в воде с месторождений сульфидов, которые были расположены глубоко под землей, обнаружил новый тип бактерий, впоследствии названный сульфатредуцирующими. Эти бактерии были ответственны за производство сероводорода. Коллеги к его открытию отнеслись скептически, утверждая, что микроорганизмы были занесены на глубину при бурении. Впоследствии наблюдения Бастина были подтверждены.

Более 99% всех микробов – обитателей глубинных слоев литосферы – невозможно выращивать в лаборатории, где нет таких давлений, а наземная кислородсодержащая среда для них просто ядовита. Таким образом, действительное разнообразие литосферных микробов значительно больше, чем доступное лабораторному изучению. Геомикробиологические исследования важны не только для понимания жизни на Земле, но для изучения жизни на других планетах. Например, присутствие кристаллов карбоната кальция в метеоритах может быть следствием жизнедеятельности определенных бактерий, подобных тем, которые живут в горячих источниках Йеллоустонского национального парка в США. Микробная жизнь возможна в литосферах многих планет и их спутников – как в Солнечной системе, так и за ее пределами.

Литосферные микроорганизмы могут выживать в экстремальных условиях, они выдерживают ультрацентрифугирование, ударные давления, большие колебания температуры, вакуум, ультрафиолетовое и ионизирующее излучения высокой интенсивности. Они могут сохраняться внутри астероидов, путешествовать внутри них с одной планеты на другую. Благодаря свойствам литосферных микроорганизмов жизнь становится поистине космическим явлением. Pabulo Enrike Rampelotto считает, что литосферные микроорганизмы могут вернуться к жизни даже после сотен миллионов лет анабиоза. Настоящий рекорд выживания при высокой температуре внешней среды принадлежит бактерии из рода Methanopyrus,  которая может выживать и размножаться при температуре 122°C.

Микроорганизмы из рода Piezophiles могут жить при очень высоком давлении в средах обитания и лучше растут в условиях высоких гидростатических давлений, чем при атмосферном давлении. Piezophiles широко распространены в море на большой глубине и глубоко в земной коре – в толще литосферы (10,5 км), где они изолированы и от атмосферы, и от гидросферы. Давление в зоне их жизни около 110 мега паскалей, а температура выше 100° C. Два разных вида термофильных железобактерий были выделены из гранита в Швеции на глубине 6,7 км. 

Метаногенные микробы собраны в базальтовой породе в бассейне реки Колумбия (штат Вашингтон, США). Эти микробы растут крайне медленно и могут жить при низкой плотности.Учитывая огромный объем коры Земли, можно предполагать, что литосферные микроорганизмы составляют существенную массу живого вещества. Подземные трещины в литосфере являются идеальными местами обитания для этих организмов, так как они обеспечивают стабильные потоки химической энергии. В этих условиях микробам не страшны ультафиолетовые и рентгеновские излучения.

Присутствие метана на Марсе – весьма интригующий факт, так как он является неустойчивым газом. Его наличие указывает на то, что должен быть активный и стабильный источник его на этой планете. Марс производит около 270 тонн метана в год. Астероиды поставляют на Марс лишь 0,8% от этого количества.  Следовательно, метан в атмосферу Марса поступает из подземных резервуаров. Активного вулканизма и гидротермальной деятельности, похоже, на этой планете не наблюдается. Скорее всего, источник метана на Марсе – деятельность литосферных микроорганизмов. Субстратом жизни и источником энергии для этих микроорганизмов, скорее всего, являются углеводороды (автогенная нефть).

Метаногены – это микроорганизмы, которые производят метан в качестве метаболического побочного продукта в бескислородных условиях. Они классифицируются как археи и существенно отличается от обычных бактерий. Они часто встречаются в болотах, где выделяют болотный газ, в кишечнике животных, и они тоже производят метан. Кроме того, метаногенные бактерии играют незаменимую роль в очищении сточных вод. Другие живут в гидротермальных источниках. Третьи обитают в «тверди» земной коры, на глубине нескольких километров под поверхностью. Их не следует путать с метанотрофами, которые потребляют метан.

Метаногены, как правило, имеют форму кокков (сферические) или бактерии (палочкивидные формы). Известно более 50 видов метаногенов, которые, однако, не образуют монофилетическую группу. Это анаэробные микроорганизмы, они не могут жить в аэробных условиях, кислород для них губителен. В процессе жизнедеятельности метаногены используют углекислый газ и водород, синтезируют метан. Этот процесс выражается так:  

СO₂ + 4Н₂ > CH₄ + 2H₂O

Метаногены найдены под километрами льда в Гренландии, но они живут и в жаркой почве пустыни. Они могут размножаться при температуре от 15 до 100°C. 

Небольшое количество метаногенов в качестве субстрата используют ацетат (CH₃ COO –). При этом происходит брожение уксусной кислоты, и получается метан и диоксид углерода:

CH₃COO – + H + > CH₄ + CO₂  +36 кДж/моль

Бактерии этого типа называются ацетотрофическими.

Американские ученые из Университета Калифорнии обнаружили новый класс подземных микрооганизмов, питающихся нефтью. Микроорганизмы обитают на глубине 2 километров под дном Тихого океана. Эти организмы для своего выживания потребляют сырую нефть. Их диета, как показывают наблюдения, довольно сложна. Побочным продуктом потребления нефти этими микроорганизмами является природный газ. Профессор Дэвид Валентайн из Университета Калифорнии утверждает: "На самом деле, это целый консорциум микроорганизмов – некоторые из них потребляют нефть и производят промежуточные продукты, затем эти промежуточные продукты уже другими группами микроорганизмов трансформируются в газ и прочие соединения".

Всего несколько лет назад считали, что жизнь на других планетах и спутниках Солнечной системы из-за невероятно суровых условий на них существовать не может. Однако последние открытия заставляют пересмотреть эти взгляды. Микроорганизмы (бактерии и простейшие грибки) живут в жерлах подводных вулканов и в горячих источниках, обитают под землёй на глубине несколько километров, проникают в твердь гранита базальта, не потребляют кислорода, и солнечный свет им не нужен – они могут жить в кромешной тьме при невероятных давлениях.

Жизнеспособность вещества наследственности – ДНК –оказалась невероятно высокой. Некоторых видов микроорганизмов обнаружены в кипящей воде гейзеров. В 80-е годы ХХ века бактерии были обнаружены не только в горячих источниках, но и в жерлах подводных вулканов, где температура заметно превышает точку кипения воды. К тому же здесь выделяются ядовитые газы, а давление превосходит атмосферное в 2–3 раза. Эти удивительные бактерии не только живут, но и размножаются в кипятке. В холодной же воде многие из них быстро погибают. Клеточные стенки этих термостойких бактерий и их белки работают наподобие микроскопической холодильной установки. Внутри этих бактерий сохраняются условия, пригодные для жизнедеятельности. Оказалось также, что бактерии могут жить и размножаться и глубоко под землей.

Бастин и Гри еще в 20-х годах ХХ века обнаружили на глубине нескольких сотен метров нормально живущие бактерии, питающиеся нефтью и использующие в качестве источника энергии соединения серы. В последние годы подобные микроорганизмы обнаружены на глубине 3–4 км. В 1997 г. в журнале "Scientific American" утверждалось, что бактерии могут жить в толще литосферы на глубине до 5 км. Мощный слой горных пород на такой глубине буквально кишит микроорганизмами, хотя и заселён неравномерно. В одном грамме подземных пород насчитываются десятки миллионов бактерий.

Бактерии, питающиеся углеводородами, были найдены в слое литосферы, в котором образуется магма. Схема с сайта: http://www.livestream.ru/news/   В Центре геомикробиологии в Дании признали, что в расплавленной магме, находящейся внутри нашей планеты, кипит жизнь, принцип существования которой не входит в существующие объяснения биологов. Обнаруженные в магме бактерии показали широчайшее генетическое разнообразие, а температуры, которые царят на глубинах почти в 300 метров под уровнем дна океана, ничуть не мешают им в этом и даже помогают. Микроорганизмы были обнаружены совершенно случайно (а разве психически здоровый исследователь стал бы в горячей магме искать жизнь?), когда изучали породы, содержащие в своем составе железо. Эти бактерии имеют некоторые общие черты с классом Firmicutes. Однако они не могут быть реальными родственниками.

Примерно так выглядит Срединно-Океанический хребет на дне океана в зоне спрединга – расширения (наращивания) океанической коры. Просто невероятно, что в недрах этого хребта в магматической породе обитает несметное количество видов бактерий. Схема с сайта: http://edingagauz.com/content/…Пока бактерий обнаружили только возле одной из тектонических плит планеты, но исследователи уверены, что подобная жизнь есть и в других местах, просто нашли лишь там, где искали. Вся исследованная магма просто «кишела» жизнью.

Бактерии являются анаэробными, они используют тепло планеты и соединения железа для окислительных реакций. Они играют важную роль в целом ряде химических реакций в толще литосферы и на дне океана.

Биологи из Массачусетского технологического института и Океанографического института в Вудс-Хоуле, изучая жизнь на морском дне, обратили внимание на исследование живых организмов базальтовых отложений, протянувшихся на 60 тысяч км вдоль стыков литосферных плит Тихого океана.

Первые эксперименты по оценке населенности базальтовых пород проведены под руководством Катрины Эдвардс в районе Восточно-Тихоокеанского поднятия – подводного срединного хребта Тихого океана. В поперечном профиле этот хребет имеет вид широкого вала с узкой приподнятой гребневой зоной. В настоящее время это поднятие полностью находится под водой, за исключением острова Пасхи.

Количество видов и особей живых организмов, населяющих горные породы, в тысячи и десятки тысяч раз превысило количество бактерий в водах, непосредственно омывающих тихоокеанское дно.Такая обильная жизнь не может быть случайной. Удивительным оказался и тот факт, что гидротермальные источники, бьющие сквозь трещины в океаническом дне, не могут похвастаться ни таким обилием микроскопической жизни, ни таким ее разнообразием. Жизнь в базальтовых породах морского дна вполне может сопоставима с жизнью микроорганизмов, обитающим в почве.

Количество углерода в форме органических соединений на морском дне ничтожно, бактерии живут в холоде и не получают энергии от солнечных лучей. Химические реакции, протекающие между базальтами морского дна и водой, насыщенной минеральными солями, производят достаточно химической энергии, которую бактерии научились эффективно использовать. Количество энергии, выделяемой в ходе обменных реакций между компонентами морской воды и базальтовыми породами, способно питать несметное количество микроорганизмов. Бактерии используют эту энергию исключительно эффективно – полностью и без остатка.

Литосферные бактерии размножаются в тысячи и десятки тысяч раз медленнее наземных – продолжительность их жизни очень велика. В состоянии анабиоза они могут существовать практически бесконечно. Эти специфические бактерии настолько приспособились к подземному обитанию, что при подъёме на поверхность гибнут. Только 10% литосферных бактерий могут жить в лабораторных условиях.

Поразителен факт жизнедеятельности бактерий в тверди гранита и базальта, в которые даже вода проникает медленно и в мизерных количествах. Подобную литосферную жизнь (биосферу) следует искать и в недрах других планет и спутников. Для выяснения вопроса, есть ли жизнь на Марсе, необходимо исследовать глубинные слои этой планеты. Литосферные бактерии внутри метеоритов и других небесных странников могут переносить вещество наследственности ДНК с одной планеты на другую. Не исключено, что по массе живого вещества подземный мир даже превосходит наземный. Велико и разнообразие литосферных микроорганизмов, их уже известно более 10 тысяч видов.

Чарльз Кокелл из Открытого университета изучал микроорганизмы в экстремальных условиях, чтобы проверить, способны ли они пережить чудовищный шок выброса с планеты в космос и успешной "посадки" на другой планете. Испытывались сине-зеленые водоросли, живущие в каменных щелях, накипный лишайник, и споры морозоустойчивой бактерии Bacillus subtilis, которые поместили между слоями габбро – грубого камня, похожего на марсианские метеориты. Затем конструкцию из габбровых пластин и примитивных живых организмов подвергали удару стальной пластины посредством взрыва. После взрыва микроорганизмы помещали в питательную среду, чтобы проверить, жизнеспособны ли они. Удары были эквивалентны тем, какие получают метеориты с Марса, найденные на Земле, а именно, давление до 50 млрд. паскалей. Для сравнения: давление в автомобильной шине составляет 200 тыс. паскалей. Оказалось, что лишайник и споры бактерий выживали при давлении до 45 млрд паскалей, а сине-зеленые водоросли – до 10 млрд. паскалей.

Во многих районах распространения изверженных пород при бурении на большой глубине в термальных водах и изменённых породах были обнаружены термофильные хемолитотрофные бактериальные сообщества, свидетельствующие о распространении жизни в литосфере на больших глубинах – до 4–5 км. [Moser et al., 2005; Fredrickson, Onstott, 1996; Kaiser, 1995; Stokes, 1995; Gold, 1992]. В рифтовой зоне Исландии термофильные сообщества бактерий зафиксированы в нагретых подземных водах на глубине 1,5–2 км [Marteinsson et al., 2001a, b]. Глубокие горизонты твёрдой коры, заселённые бактериями, представляют особую часть биосферы и рассматриваются как “глубокая подземная биосфера” (deep biosphere, deep subterranean environments, intraterrestrial biosphere, subsurface biosphere), в которой термофилы играют главную роль. Для областей литосферы с гидротермальной активностью, где в глубоких горизонтах обитают или обитали различные представители микробиоты, было предложено название "гидротермальная эндобиосфера" [Geptner, Kristmannsdottir, 2003].

Участие бактерий при формировании глинистых минералов было показано при изучении преобразований базальтового материала в искусственной гидротермальной системе. Образцы базальтов и (сидеромеланового) стекла, погруженные в специально подготовленные растворы с живыми бактериями и контрольные без бактерий, выдерживались в течении 9 месяцев при температуре 75°С.

На поверхности обломков базальтов и базальтового стекла, подвергавшихся термальной обработке с бактериями, среди вторичных минералов обнаружены характерные минерализованные биоморфноподобные структуры (нити, одиночные и скопления круглых тел), похожих на нанобактерии. На некоторых участках среди вторичных минералов хорошо различимы новообразования, морфологически похожие на чешуйки слоистых силикатов. На поверхности стерильных образцов пород вторичная минерализация проявилась значительно слабее, а минерализованные биоморфноподобные структуры и элементы слоистых силикатов отсутствовали. Результаты этого эксперимента указывают на большую роль бактерий при разрушении базальтового материала и формировании слоистых силикатов [Гептнер, 2002].

В слоистых силикатах выявлен ряд характерных микроструктурных типов. Эти образования располагаются по стенкам и в свободном пространстве трещин, газовых пустот и разнообразных полостей в лавах. Важно подчеркнуть, что одинаковые по форме, составу и размерам структуры были встречены в разных районах Исландии. Характер этих структур (микроглобулярные формы, ветвящиеся и изгибающиеся нити, сферы и полусферы на стенках пустот и т.д.) и взаимоотношение их с более поздними, запечатывающими минералами (цеолитами) и вмещающими породами определенно свидетельствуют о первично аморфном (коллоидном) осаждении материала с последующей раскристаллизацией и превращением в слоистые силикаты селадонитового и смектит-селадонитового состава. Во многих случаях в кавернах базальтов нити совместно со скоплением сферических тел слагают однородную массу, напоминающую в шлифе по микроагрегатному двупреломлению в поляризованном свете зёрна глауконита из осадочных отложений.

Во всех исследованных местонахождениях размер мельчайших круглых образований в среднем равен 5 мкм в диаметре. Диаметр плотных шаров или сферических образований колеблется в пределах 20–30 мкм, а диаметр шаров с зональной структурой за счёт крустификационных каёмок изменяется в широких пределах от 50 до 100 мкм, при этом диаметр центрального ядра не превышает 20–30 мкм.

Анаэробная бактерия, питающаяся оксидом железа и обнаруженная на корпусе Титаника, затонувшего в 1912 году в Атлантическом океане после столкновения с айсбергом. Учёные назвали её Halomanas titanicae и показали, что эта бактерия способна поселяться на поверхности стали и активно участвовать в её коррозии, создавая характерную бугристую структуру ржавеющего металла. Исследователи полагают, что эта бактерия может оказаться крайне полезной в утилизации затонувших кораблей и нефтяных платформ, лежащих на дне океана. Фото с сайта: http://vasily-sergeev.livejournal.com/3286635.html

 

Пористые глинистые массы в крупных открытых полостях слагают плавно изгибающиеся пленки и “занавеси”, располагающиеся поодиночке или собранные в пакеты сходной пространственной ориентировки. Пленки состоят из серии субпараллельно расположенных нитей. При небольшом увеличении видно, что на определенном уровне нити сливаются в плотные глинистые агрегаты, чётко отделяющиеся от соседнего участка плёнки.

Палочки – это слегка вытянутые с закругленными контурами образования, располагающиеся на гранях и на плоскостях глинистых чешуек. Размер изолированных тел такого типа не превышает 0,7 микрона. По форме и размеру они сходны с фоссилизированными нанобактериями, описанными в литературе. Иногда они полностью заполняют промежутки между глинистыми чешуйками.

Для минерализованных биогенных образований характерны одинаковые или узкие пределы колебаний размеров. Диаметр нитей в среднем составляет 5–7 микрон. Для шарообразных структур установлено два наиболее часто встречающихся размера: 20–30 микрон и 50–70 микрон. В последнем случае шаровые структуры, как правило, имеют концентрическое строение и часто покрыты крустификационной каймой. Прямым подтверждением фоссилизации органики является секционный характер нитей и наличие в их центре круглых или овальных каналов. Биогенная природа минерализованных нитей выявляется при сопоставлении с современными фоссилизированными бактериями и их колониями. Обращает внимание сходный характер и размер пористости, наблюдавшейся в строении минерализованной органики из миоценовых базальтов, содержащих хорошо сохранившиеся фрагменты бактерий.

Минерализованная микробиота – это возможный индикатор потока углеводородов. Состав и распределение полициклических ароматических углеводородов в свежих и гидротермально изменённых породах, а также во вторичных минералах базальтов Исландии рассмотрен в работе Гептнер и др. (1999). Минерализованные бактерии были обнаружены именно в районах, где среди гидротермально изменённых пород было установлено наибольшее количество углеводородов.

Наиболее отчётливо связь между минерализованными остатками микробиоты и углеводородами удалось установить в миоценовых вулканитах на севере и на востоке Исландии. Здесь были найдены минерализованные бактериальные формы. Большое количество бактериальных формах слагают современную постройку подводного горячего источника на дне Эйьяфьорда.

Нахождение биоморфных микроструктур и полициклических ароматических углеводородов в составе гидротермально образовавшихся слоистых силикатов указывает на важную роль абиогенных углеводородов в обеспечении жизнедеятельности микроорганизмов, обитающих в литосфере и на дне глубоких морей. Минерализованные фрагменты микробиоты можно рассматривать как возможный индикатор потока углеводородов.

 

Пещера гигантских кристаллов селенита в Мексике

Пещера с гигантскими кристаллами селенита (разновидность гипса) находится в Мексике в окрестностях города Найка на глубине 300 м. Наибольший из найденных кристаллов имеет размер 11 м в длину и 4 м в ширину, и массу около 55 тонн. Температура в пещере достигают 48°C при влажности воздуха 90–100%. Это сильно затрудняет исследование пещеры, без специального снаряжения человек может находится в пещере не более 10 минут. Пещера Cueva de los Cristales расположена в пустыне Чиуауа. Подземная полость раньше была заполнена водой в течение многих сотен тысяч лет. За это время в воде, насыщенной минеральными веществами, и сформировались гигантские кристаллы селенита.

Местонахождение пещеры Найка

 

Пещера была обнаружена в 2000 году братьями-шахтёрами Санчес, которые прокладывали новый тоннель для шахтового комплекса. Братья немедленно сообщили ответственному инженеру Роберто Гонсалесу о пещере. Гонсалес понял, что они обнаружили настоящее сокровище, и быстро изменил маршрут туннеля. Во время этой фазы несколько кристаллов были повреждены, поэтому компания быстро установила железную дверь, чтобы защитить находку. Позже один из рабочих, с намерением украсть кристаллы, пролез через узкое отверстие. Он взял с собой полиэтиленовые пакеты, заполненные свежим воздухом, но эта стратегия не сработала. Он потерял сознание и позже был найден полностью испеченным.

На космоснимке видны куполообразные возвышения, возникшие благодаря выходу магмы по тектоническим разломам

 

Город Найка и его окрестности на космоснимке

Исследователи в пещере гигантских селенитовых кристаллов Найка

Из полости постепенно откачали воду, а в 2006 г. запустили специальный проект с целью оградить этот уникальный природный объект от вредного воздействия окружающей среды. Кристаллы сформированы гидротермальными жидкостями, исходящими от пещер, расположенных ниже. В шахте Найка есть и другая пещера, содержащая подобные большие кристаллы. Шахта находится на древнем разломе, и под пещерой есть магматическая полость. Магма нагревала подземные воды, и они насыщались минеральными веществами, в том числе большим количеством гипса. Пещера была заполнена горячим раствором минералов на протяжении сотен тысяч или даже миллионов лет. В течение этого времени температура раствора оставалась стабильной в диапазоне 54–58°C, предоставляя единственно возможные условия для роста кристаллов селенита. В 1794 г. к югу от города Чихуахуа нашли серебряную жилу в основании холмов, называемых индейцами Тарахумара-найка (Tarahumara Naica). До 1900 г. интерес здесь представляли серебряные и золотые разработки. В начале 1900-х годов возникла потребность в цинке и свинце, их тоже стали добывать в шахте.

Во время мексиканской революции шахта была закрыта с 1911 до 1922 гг. В шахтовом комплексе Найка имеются существенные залежи серебра, цинка, свинца.

Пещера кристаллов – это полость в форме подковы в массиве известняка. Громадные кристаллы пересекают пространство пещеры в разных направлениях. Из пещер постоянно откачивается вода. В случае остановки откачки пещеры снова затопятся. Кристаллы на воздухе разрушаются, поэтому исследователи стремятся задокументировать этот геологический объект и заполнить его снова раствором природной воды.

Кристаллы селенита в пещере Найка

Селенит – одна из самых красивых форм гипса – состоит из гидрата сульфата кальция. По-другому он назвается "волокнистый гипс" и отличается шелковистым или перламутровым блеском, весьма часто формирует компактные и прозрачные соединения. Иногда представляется в форме гигантских кристаллов. Селенит содержит включения песка, глины, гематита, серы, органики, иногда в значительных количествах. Селенит как химический осадок образовался в процессе метаморфизации морской воды и высыхания некоторых морских участков. Найденный на берегах Белого моря называют беломоритом, а черный селенит – лабрадоритом.

Название камня произошло от французского "selenite" или от греческого "selene", что означает "Луна", его часто называют лунным камнем за перламутровый блеск, создающий эффект лунного света. Селенит также реагирует на полнолуния, слегка изменяя структуру и цвет. Минерал прозрачный, цвет может быть белый, светло желтый до янтарного, голубой, зеленоватый, черный.  Месторождения селенита имеются в США, Австралии, Канаде, Египте, Франции, ФРГ. В России селенит добывают в Фёдоровском карьере, на откосах реки Ирень в Пермской области. 

Кристаллы селенита в пещере Найка

 

В лабораторных условиях можно вырастить аналог такого минерала, из которого состоят гигантские кристаллы, но он не будет обладать той великолепной мощью, загадочной прозрачностью и какой-то первозданной красотой. Кроме того, кристаллы гипса такой рельефности вырастить в домашних условиях в принципе невозможно: они очень долго формируют свои слои вследствие плохой растворимости гипсовых соединений. Прежде были известны некоторые, не столь глубоко расположенные разрастания гипсовых сталагмитов, например, в пещере Лечугия близ Нью-Мексико, а также на Гваделупском хребте и в пещере Раура в Перу. Но это – жалкие карлики по сравнению с новоявленными чудесами пещеры Найка.

Трудно поверить, что эти кристаллы гипса, похожие на балки и подпорки, образовались без вмешательства человека – то есть естественным путем.

 

Огромная полость, в которой образовались великолепные констелляции гипса, найдена на стыке двух тектонических платформ. Гигантские кристаллы образовались в пещерах, заполненных раствором сульфатов магния, калия и ангидрита (как основы для гипса). Опытным путем и методом исключений было доказано, что только особые климатические условия способствовали разрастанию гипса на формациях серных месторождений. Поскольку пещера была полностью изолирована от аэробных воздействий, то кристаллы имели возможность расти, никем не замеченные и нетронутые. Малейший приток воздуха разрушил бы эту систему. Сейчас в пещере производится стационарная откачка грунтовых вод, вскрытие дополнительных пещер. В 2006 г. в Северной Америке принят манифест или проект по охране уникального природного объекта от уничтожения и расхищения дивных сокровищ.

Стены пещеры сложены известняками

 

Исследователи берут образцы вещества кристаллов для анализа и поиска в них литогенных микроорганизмов

 

Отличительной чертой селенита является параллельно-тонковолокнистая структура агрегатов, наподобие таковой у асбестов. В англоязычных источниках, в отличие от отечественных, термин "селенит" часто используется для обозначения прозрачных кристаллов гипса, в то время как название "гипс" применяется там ко всем непрозрачным и массивным разновидностям гипса. Селенит образует прожилки в глинистых осадочных породах и в трещинах мергелистых песчаников, а волокна селенита ориентированы перпендикулярно стенкам трещин. Он образует прожилки параллельно-волокнистой структуры в глинистых осадочных породах и мергелистых песчаниках, с длиной волокон до 10–15 см. Растёт в трещинах при их раздвижении либо сам раздвигает трещины за счёт кристаллизационного давления. Волокна селенита ориентированы перпендикулярно стенкам трещин. Часто содержит включения глины, песка, гематита, серы, органических субстанций (битумов и тд.). Цвет чистого селенита белый, но чаще он бывает окрашен примесями в желтоватый, голубоватый или розоватый оттенки. Просвечивает, мягок, твёрдость 2. Характерен шелковистый блеск и красивый переливчатый оптический эффект перемещения переливающейся световой полосы на полированной поверхности или сколе при повороте камня (переливчивость, или эффект "кошачьего глаза"), аналогичный таковому у кошачьего или тигрового глаза. Эффект возникает в результате рассеивания световых лучей на тонких, параллельно проходящих поверхностях границ волокнистых структур. Этот эффект возникает благодаря параллельному расположению многочисленных плотно сросшихся между собой тонких волокон, он выражен у селенита очень сильно. Селенит легко шлифуется и хорошо полируется. Но в изделиях может быстро затираться и утрачивать полировку из-за малой твёрдости, и тогда требует новой полировки. Применяется как недорогой поделочный камень для изготовления небольших художественно-бытовых изделий.

Процесс образования кристаллов своей антиэнтропийностью напоминает процессы, происходящие в живых клетках

 

Из-за экстремальной окружающей среды получить качественные фотографии кристаллов не удается. Эти структуры постоянно окутаны паром. Человек может находится там в течение 6–10 минут, после этого происходит серьезная потеря умственных функций.

Гипс является минералом, образующимся при взаимодействии сернокислых и сульфатных растворов с кальцитом или известняком в зонах окисления сульфидных месторождений, а также в областях активного вулканизма в отложениях горячих источников и фумарол, он может осаждаться из газов фумарол (сублимация – переход из газообразного в твердое состояние). Сернистые воды, связанные с вулканическими фумаролами, также способствуют образованию этого минерала, воздействуя на известковые породы и вулканические туфы. Гипс изредка встречается в качестве одного из последних гидротермальных минералов в пустотах жил совместно с халькопиритом пиритом и сфалеритом.

Видна волокнистая структура прозрачных кристаллов

По всей вероятности, полости, подобные пещере Найка, в литосфере Земли – не такая уж редкость. И в них при высокой температуре происходят сложные химические процессы, создающие и поддерживающие такие структуры. Какова роль живых бактерий в этих процессах – пока не ясно. Но то, что литосферная биота в этом принимает участие, у меня не вызывает сомнения.

Породы, где размещается пещера Найка, – обычные известняки, но под ними покоится магматический очаг, служащий источником горячих минерализованных растворов – гидротерм, которые и способствовали образованию полиметаллических руд, а также раствора сульфата кальция, или ангидрита, который и оказался исходной средой для гипса. Массивные жилы ангидрита рассекают месторождение во многих местах. Для его образования есть все нужные компоненты. Источником кальция мог служить известняк, а серы – полиметаллические сульфидные руды. Такое минеральное сочетание близ пещер встречается часто, но вот кристаллы гипса в них чрезвычайно редки. Почему же они образовались в Найке? Удалось установить условия роста кристаллов из раствора. Раствор, из которого они сформировались, должен был сохраняться в очень узких и устойчивых рамках, которые соответствуют приблизительно 54°С и почти 100% влажности. Кроме того, камера, где росли кристаллы, не имела сообщения с поверхностью, как обычные пещеры, поэтому сложившийся в ней комплекс условий не менялся длительное время, по крайней мере, сотни тысяч лет. Рост кристаллов ограничивался только размерами пещеры.

 

Длинные кристаллы селенита упираются в стены и потолок пещеры. Но растут они не из стен, пола и потолка, а из горячего раствора сернокислых солей, который, до откачки его шахтерами, заполнял эту пещеру.

Гипс под действием увеличивающегося давления переходит в ангидрит. В связи с этим происходит не только уменьшение объема породы, но и высвобождается вода, являющаяся причиной появления некоторых тёплых источников. Важный процесс изменения гипса – это переработка его микроорганизмами с образованием биогенных отложений чистой серы. Кристаллами из пещеры найка заинтересовались биологи, так как в микроскопических полостях кристаллов, заполненных жидкостью, находятся древние микроорганизмы. В процессе изучения кристаллов селенита обнаружено также и существо, вообще не известное науке. Результаты исследований в пещере Найка находятся в процессе обработки и последующие годы могут привести к крупным научным открытиям.

Схема расположения пещер в толще земной коры в окрестностях Найка

Похоже на то, что эти кристаллы выросли уже после того, как в штольне прекратились работы. Иначе непонятно, откуда взялись эти перила

---

Использованы следующие источники информации

 

Байкальские бактерии питаются нефтью. Адрес доступа: http://pressa.irk.ru/sm/2004/24/002001.html

Гептнер Альфред Романович. Вулканогенно-осадочный литогенез в наземной рифтовой зоне Исландии (09.02.2009). Адрес доступа: http://dibase.ru/article/09022009_geptnerar/7

Грановский Юрий. Кольская сверхглубокая скважина. Мистика и рекордня глубина (13 фото). Адрес доступа: http://onua.com.ua/8939-kolskaya-sverxglubokaya-skvazhina-mistika-i.html

Даже в расплавленной магме нашли жизнь! Адрес доступа: http://edingagauz.com/content/view/2328/58/

Есть ли жизнь в граните? Адрес доступа: http://www.try.md/view.cfm?GroupID=2&ItemID=155

Кольская сверхглубокая. М.: Недра, 1984.

Козловский Е. А. Всемирный форум геологов. "Наука и жизнь" № 10, 1984.

Козловский Е. А. Кольская сверхглубокая. "Наука и жизнь" № 11, 1985.

Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыты исследования. М., 1998.

Кольская сверхглубокая скважина (Часть 2). Адрес доступа: http://gruzdev.kiev.ua/kolskaya-sverkhglubokaya-skvazhina-chast-2

ЛИТОСФЕРА. Адрес доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ecolog

Мистика и эзотерика: Селенит и Лунный камень. Адрес доступа:http://mindraw.web.ru/stih9_selenit.htm

Найдены необычные формы жизни на большой глубине. Адрес доступа: http://www.rusbiolog.ru/2008/09/14/najjdeny-neobychnye-formy-zhizni-na-bolshojj.html

Нельзя исключить катастрофический сценарий. Адрес доступа: http://www.gazeta.ru/science/2010/03/05_a_3334148.shtml

Осадчий А. Кольская сверхглубокая. Адрес доступа: http://nauka.relis.ru/06/0205/06205036.htm

Пещера гигантских кристаллов в Мексике http://earth-chronicles.ru/news/2011-06-30-2600

Пиковский Ю. И. Две концепции происхождения нефти. Адрес доступа: http://msalimov.narod.ru/Neft.html

Пичугина Татьяна. Во глубине горячих руд // Вокруг света №10 (2769) | Октябрь 2004. Адрес доступа: http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/417/

Происхождение нефти. Адрес доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/

Самые красивые места на ЗемлеЫ. Адрес доступа: http://krasivoe-mesto2.narod2.ru/meksika_-_peschera_kristalov/

Северная Америка/ Мексика/ Находка для спелеологов – селенитовая пещера Найка, в которой невозможно дышать. Адрес доступа: http://www.latindex.ru/content/articles/7605/

Селенит. Камень богини Луны. Адрес доступа: http://pro-kamni.ru/selenit-kamen-bogini-luny

Селенит. Адрес доступа: http://magic154.sitecity.ru/ltext_2909111428.phtml?p_ident=ltext_2909111428.p_3009114933

Селениды природные. Адрес доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/

Скляров А. Сенсационная история Земли (Сколько на самом деле лет нашей планете?..) 15. Происхождение нефти Адрес доступа: http://effendi2009.narod.ru/siz-web/siz15.html

Сэмпл Иан. Возможно, мы все марсиане. Эксперименты с микробами. Адрес доступа: http://www.try.md/view.php?gid=4&iid=5428

Теории возникновения нефти. Часть 1. Адрес доступа: http://www.ngfr.ru/ngd.html?neft4

Ученые обнаружили новый класс подземных организмов, питающихся нефтью. Адрес доступа: http://www.cybersecurity.ru/prognoz/56710.html

Horikoshi, K.; Grant, WD. Extremophiles: Microbial Life in Extreme Environments ; Wiley-Liss: New York, NY, USA, 1998.

Geomicrobiology. Адрес доступа: http://science.jrank.org/pages/3030/Geomicrobiology.html

Lopez-Garcia, P. Extremophiles //  Lectures in Astrobiology ; Gargaud, M., Barbier, B., Martin, H., Reisse, J., Eds.; Springer: New York, NY, USA, 2008.

Methanogen. Адрес доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/Methanogen

Mustain Andrea. Expedition Looks for Life Beneath Earth's Crust // OurAmazingPlanet Staff Writer – Jan 11, 2012 05:46 PM ET. Адрес доступа: http://www.ouramazingplanet.com/2253-expedition-life-beneath-earth-crust-microbes-ocean-drilling.html

Pikuta, EV; Hoover, RB Microbial extremophiles at the limits of life //  Crit. Emerit. Microbiol. 2007, 33, 183–209.

Rampelotto, PH The search for life on other planets: Sulfur-based, silicon-based, ammonia-based life //  J. Cosmol. 2009, 1, 818–827.

Rothschild, LJ; Mancinelli, RL Life in extreme environments // Nature 2001, 409 , 1092–1101.

Rampelott Pabulo Henrique. Resistance of Microorganisms to Extreme Environmental Conditions and Its Contribution to Astrobiology // Sustainability, 2010 , 2 , 1602-1623. Адрес доступа: www.mdpi.com/journal/sustainabilit

Seckbach, J. Life as We Know It ; Springer: Dordrecht, The Netherlands, 2006.

Westall, F. Early life on Earth: The ancient fossil record //  Astrobiology: Future Perspectives; Ehrenfreund, P., Irvine, W., Owen, T., Becker, L., Blank, J., Brucato, J., Colangeli, L., Derenne, S., Dutrey, A., Despois, D., Lascano, A., Robert, F., Eds.; Springer: New York, NY, USA, 2005.

Cavicchioli, R. Extremophiles and the search for extraterrestrial life // Astrobiology 2002, 2, 281–29.