Замдиректора Института океанологии РАН Андрей Гебрук считает, что работать интереснее в более богатых жизнью желобах

Заместитель директора Института океанологии РАН, руководитель Лаборатории донной фауны океана, участник многих экспедиций с большим опытом работы на глубоководных обитаемых аппаратах «Мир», «Пайсис», «Алвин» и работы с телеуправляемыми подводными аппаратами биоокеанолог Андрей Викторович Гебрук — о погружении в Марианскую впадину российского автономного подводного аппарата «Витязь Д».

Беседовала Ася Петухова

— Что можно сказать о российском рекордном погружении?

— Честно сказать, у меня противоречивые эмоции. С одной стороны, замечательно, что у России есть такая техника. С другой стороны, эта техника военная, а не гражданская, и мне очень печально, что эти возможности не распространяются на гражданскую науку, на исследования океана, которые у нас сейчас находятся в сильно отсталом состоянии по сравнению с тем, что было в нашей стране, и по сравнению с тем, что сейчас происходит в мире. Сразу скажу, что Марианская впадина — самое глубокое место в Мировом океане, и именно поэтому она представляет интерес, но не с точки зрения нашей науки. Система океанических желобов так устроена, что чем ближе желоб к экватору и чем дальше от континента, тем он беднее, и дело тут не в глубине.

— Беднее чем?

— Жизнью беднее. Глубоководных желобов не так много в океане, у нас есть информация о жизни во всех них, мы за ними следим достаточно давно, чтобы уже сложилась некая глобальная картина. Это направление всегда было одним из приоритетных в нашем институте, и мы были лидерами в этой области океанологии. Так вот, дело не в рекордной глубине, скажем, Курило-Камчатский желоб, который не так много уступает по глубине Марианскому, намного богаче жизнью. Важно, в какой продуктивной зоне Мирового океана находится желоб, и важно, насколько он далеко удален от континента: чем дальше он от континента, тем меньше в него поступает питательных веществ и меньше условий для существования животных.

— Поступает с осадками, которых больше вблизи берегов континентов?

— Поступает в результате формирования первичной продукции. В океане первичная продукция создается, в основном, на поверхности, и чем район богаче первичной продукцией, тем благоприятнее условия жизни в этом районе на дне. Это общее правило для любой точки Мирового океана, есть при этом под поверхностью глубоководный желоб или нет его — неважно. Марианский желоб бедный, он расположен в низкопродуктивной зоне Мирового океана и далеко от континента, в нем по определению не может быть богатства жизни. В том же Курило-Камчатском желобе на очень близких глубинах около 10 км жизнь богаче на порядок. Там было бы интереснее с точки зрения фундаментальной науки проводить исследования с помощью подводных аппаратов.

— Тогда почему «Витязь Д» погружали не там, а в Марианской впадине?

— Марианский желоб — это место для установления рекордов, туда для этого все и стремятся, потому что там они на виду. В 1960 году там состоялось историческое погружение на батискафе Пикара и Уолша, потом в 2012 году Кэмерон повторил это достижение в одноместном обитаемом аппарате, который специально для него был создан и с тех пор больше не использовался. В 2018–2019 годах американский обитаемый аппарат Limiting Factor производства фирмы Triton совершил погружения в самые глубокие точки всех пяти океанов, при этом буквально сейчас он готовится повторно погрузиться в Марианскую впадину исключительно для нового рекорда — «аппарат с людьми дважды побывал в самой глубокой точке Мирового океана». Но, возможно, не всем известно, что в Марианском желобе неоднокрантно работали с использованием необитаемой техники. Это были не автономные, а телеуправляемые аппараты, то есть на кабеле.

В мире есть три основных типа подводных аппаратов: обитаемые, телеуправляемые и автономные. Автономный — это торпедообразный робот с заложенной в него программой, он по этой программе выполняет свою задачу. Телеуправляемый работает в режиме ручного управления, в комнате управления на судне с экранами мониторов, джойстиками сидят пилот, инженеры, наблюдатели, каждый за своим блоком, и ведут научную программу исследования. Обитаемая подводная техника — это дорого, при этом она менее эффективная с точки зрения сбора информации и не такая безопасная, как телеуправляемая. Хотя эмоции и ощущения, когда ты находишься в сфере на дне, на глубине нескольких километров, незабываемы!

— Но океанологи работают с обитаемыми аппаратами и очень этим гордятся.

— Да, наш институт всегда гордился и по-прежнему гордится тем, что у нас были два высочайшего класса обитаемых подводных аппарата «Мир-1» и «Мир-2» с рабочей глубиной 6 тыс. м. Сейчас они уже давно не в строю, да и в мире развитие этого направления практически остановилось. Такие научные глубоководные аппараты в рабочем состоянии с глубиной погружения от 4,5 до 7,5 км можно пересчитать по пальцам одной руки. У французов — Nautile, у японцев — Shinkai, у американцев — Alvin и Limiting Factor (последний класса «full ocean depth», то есть способный работать на максимальных глубинах), у китайцев — Jiaolong (сейчас они строят научный обитаемый аппарат класса «full ocean depth», чтобы иметь возможность отправить людей как раз на дно Марианской впадины).

Напомню, что я говорю про гражданскую технику научного класса. Чем располагают военные, никто, по понятным причинам, вам точно не скажет. Но телеуправляемых глубоководных аппаратов на кабеле гораздо больше, на сегодня это основной технический способ работы на больших глубинах, в том числе в Марианском желобе. В последние десятилетия с такой техники там работали японцы, правда, свой аппарат Kaiko они потеряли и сейчас делают ему замену.

Но самый интересный аппарат Nereus был у американцев: он гибридного типа, в нем два модуля — телеуправляемый и автономный, один над другим. К верхнему сигналы с судна идут по тонюсенькому, примерно 1,5 мм в сечении, оптоволоконному кабелю. Катушку такого кабеля длиной 11 км можно взять под мышку и ходить с ней из одной комнаты в другую. Стальной кабель длиной 11 км будет весить не знаю сколько тонн, сооружение на палубе с его бобиной будет огромным. Когда модули аппарата соединены, он работает как телеуправляемый. Но если нижний модуль отсоединить, то он становится самостоятельным автономным аппаратом. Nereus использовался нашими коллегами из крупнейшего американского океанологического института в Вудс-Холе, он и в Марианской впадине работал неоднократно. К сожалению, в 2014 году он был утерян при исследовании глубоководного желоба Кермадек из Тихоокеанского огненного кольца.

— А что можно сказать про автономные аппараты по сравнению с телеуправляемыми?

— По сравнению с телеуправляемой техникой автономные аппараты имеют целый ряд ограничений, в частности, нельзя остановиться там, где вдруг понадобилось это сделать, чтобы взять манипуляторами пробу животных, грунта. Они удобны для масштабных площадных картирований. Аппарат идет по заданному маршруту на определенной высоте над грунтом и ведет непрерывные наблюдения. В зависимости от того, какие зонды на нем имеются, он может вести локацию, видеосъемку, фотографирование, мерить температуру, соленость, рH, концентрацию метана и т. д. Но для исследования глубоководной жизни это техника достаточно ограниченных возможностей и не такая привлекательная, как телеуправляемые аппараты на кабеле. Аппарат на кабеле можно остановить в любой точке, у любого объекта, который мы увидели, сфотографировать его, взять пробы, провести какие-то измерения, поставить эксперимент, установить ловушку, поднять ловушку, словом, выполнить целый спектр работ, который невозможен для автономных аппаратов.

— А зачем вообще так досконально изучать океанское дно на километровых глубинах?

— Чтобы понимать, что такое дно океана, я приведу несколько цифр. Как известно, Мировой океан занимает 75% поверхности планеты Земля. Его средняя глубина примерно 4,5 км, а в целом глубины от 4 до 5 км занимают 52% поверхности планеты, подчеркиваю, не океана, а всей планеты. Толщей воды в 4–5 км покрыто больше половины нашей Земли! В плане фундаментальной науки знание того, как устроена жизнь больше, чем на половине планеты, безусловно, имеет принципиальное значение. Это, кстати, одна из причин, почему в технических характеристиках исследовательской подводной техники часто фигурирует рубеж 6 тыс. м. Для таких аппаратов, обитаемых или телеуправляемых, доступны 99% площади дна Мирового океана. Остающийся 1% — глубоководные желоба. Это уже экзотика, доступная немногим даже из ведущих стран мира.

— Разве ученым все уже известно о жизни на глубинах под десять километров?

— Нет-нет, жизнь в желобах плохо изучена и сегодня. Поэтому к желобам остается фундаментальный научный интерес. Но бывает ещё интерес и желание поставить технический рекорд. Больше нигде не найти такую глубину, поэтому в желоба подчас идут за рекордами, а не за серьезными исследованиями. Серьезные исследования тоже, конечно, есть, но их число очень ограниченно, они фактически штучные во всей мировой науке. Основные наши знания о жизни в желобах получены отечественной наукой в эпоху Советского Союза, в 1960–80-х годах, когда был накоплен внушительный массив данных по всем основным системам глубоководных желобов в Мировом океане, включая Марианский желоб. Кстати, первые в мире пробы животных в Марианском желобе были получены в рейсе знаменитого советского научного судна «Витязь» в 1955 году (22 рейс).

— И какая там картина жизни?

— Если говорить в общем, то жизнь в желобах, в том числе на гигантских глубинах за 10 км, достаточно разнообразна, хотя, конечно, беднее, чем на ложе океана на глубинах 4–5 тыс. м. Колоссальное давление на таких глубинах накладывает определенные ограничения на биохимические реакции, которые идут в клетках организмов, и нужны соответствующие адаптации, чтобы противостоять такому давлению. Именно по этой причине, и это доказано соответствующими исследованиями, костистые рыбы живут до глубины 8400 м, это самые современные данные. Это рубеж, ниже которого достаточно сложно устроенные организмы не могут противостоять давлению на уровне биохимических реакций в клетках. А, скажем, для хрящевых рыб, глубоководных акул и скатов рубеж глубины выживания еще выше, примерно 4 тыс. м, тоже в силу особенностей их строения. Все, кто обитает глубже 8 км, это исключительно беспозвоночные животные. Ну и одноклеточные, конечно, например, фораминиферы, а также бактерии и грибы.

— Беспозвоночные там какие-то особенные, каких нет на более малых глубинах?

— В желобах обитают глубоководные виды животных, которые встречаются и на ложе океана. Они относятся к таким крупным таксонам, как кишечнополостные, черви, моллюски, членистоногие, иглокожие. Разумеется, есть и уникальные для желобов (эндемичные) виды и роды. Доля эндемичных видов в некоторых желобах, обычно тропических, может быть очень высокой. Про бактерий не говорю, это отдельная история, бактерии живут везде, даже под Марианской впадиной, в толще земной коры, для этой жизни даже есть свой термин — подповерхностная биосфера. Так что на максимальных глубинах жизнь есть, но не такая богатая и не такая разнообразная, как на океанском ложе, и в этом плане

желоба сильно различаются между собой. Марианский желоб один из самых бедных, но не из-за глубины, а по причине низкой первичной продукции в поверхностных водах. Курило-Камчатский желоб, например, в плане насыщенности жизни гораздо интереснее, а он ведь тоже глубже 10 км.

— А с точки зрения геологии — и теоретической, и практической — глубоководные желоба представляют интерес, например, для добычи редких полезных ископаемых?

— Большинство желобов в Мировом океане — это так называемые районы субдукции, «погружения» по-русски, где одна литосферная плита уходит под другую. И Марианский желоб, и Курило-Камчатский, и все так называемое Тихоокеанское огненное кольцо, в состав которого они входят, образовано именно так. Полезных ископаемых в промышленных масштабах в желобах просто нет, во всяком случае, этот вопрос сейчас не стоит. Зато колоссальное внимание самыми разными странами, в том числе Россией, уделяется железомарганцевым конкрециям, которые, по сути, даже не залегают, а просто лежат на поверхности океанического ложа как раз на глубинах 4–5 тыс. м. Это огромный потенциальный ресурс будущего, интерес к нему огромный. Про другие типы минеральных ресурсов на подводных горах и в районах гидротерм на срединно-океанических хребтах говорить не буду, это тоже из другой области.

Есть ещё одна тема, немного пока экзотическая — это интерес для фармакологии и медицины к адаптациям у животных, которые живут на таких глубинах. Они не изучены, или, правильнее сказать, мы про них мало что знаем, и не исключено, что какие-то необычные, в том числе биохимические особенности этих животных могут представлять интерес для поиска принципиально новых лекарств. Еще больший интерес для биотехнологической промышленности представляют бактерии, которые живут на больших и в том числе на максимальных глубинах в желобах.

— Одно дело видеть фотографию или видеосъемку морского дна, другое — видеть его собственными глазами. На что похоже дно океана на километровых глубинах?

— На глубинах 4–5 км оно может показаться я безжизненным. Если, конечно, не брать дно океана в районах гидротермальных источников или на подводных горах, где совершенно другие ландшафты и где могут быть потрясающие пейзажи на дне с невероятным скоплением животных и очень красивыми коралловыми или губочными, из морских губок, садами. А стандартная, скажем так, картина океанского ложа на больших глубинах будет выглядеть так. Пустынный слой осадков, мягкого грунта, как мы его называем, со своего рода барханами — следами ряби подводных течений. Система течений есть на любой глубине океана, в том числе и в желобах. Скорость движения придонной морской воды может быть от сантиметров до десятков сантиметров в секунду, течение 10–20 см в секунду у дна на глубине 4–5 км — совершенно нормальное явление. Кроме следов ряби на дне будут видны следы биотурбации, то есть жизнедеятельности животных: всевозможные канавки, борозды, холмики, ямочки, дырочки и т. д. При этом вероятность сразу увидеть крупное животное небольшая. Но если двигаться над дном, то на протяжении ста метров вы с большой вероятностью увидите кого-нибудь невооруженным глазом, какой-нибудь достаточно крупный, чтобы его заметить, организм. Опять же это будете зависеть от того, в каком месте океана вы находитесь, есть районы очень бедные жизнью, есть районы очень богатые.

— Печальное зрелище.

— То, что вы не видите жизнь, не значит, что ее там нет. Где в океане сосредоточено видовое богатство, максимальное биоразнообразие, о котором сейчас много говорят? Во-первых — это коралловые рифы, что ожидаемо и чем никого не удивишь. Но вторая область гигантского видового разнообразия, и тут могу вас удивить, как раз на глубинах океанического ложа в 4–5 тыс. м. Только там животные размером, как правило, меньше 1 мм, и поэтому глазом мы ничего не увидим, но если мы возьмем надлежащим образом пробу грунта и в лаборатории под бинокулярным микроскопом ее исследуем, то найдем на площади 1 кв. м дна даже не десятки, а сотни видов животных. Российский военный беспилотник достиг дна Марианской впадины. Когда ждать погружения там российского научного батискафа?

На фоне достижений нашей военной науки, которые, безусловно, радуют и которыми мы можем гордиться, в океанологической науке дела обстоят, к сожалению, очень печально. В техническом плане в области исследований океана наша страна крайне отстала. Начнем с того, что у нас нет ни одного современного научно-исследовательского судна. У нас довольно приличный флот, если считать суда по количеству и по тоннажу. Но их строили в советские времена в таких странах, как Польша, ГДР, Финляндия, которые никогда не были лидерами в области морских исследований, там строили замечательные пассажирские лайнеры. Любой наш научный белый пароход — флагман очень сильно уступает современным научными судам, созданным специально для науки. Негоже такой стране, как наша, не иметь возможности работать в Мировом океане, в том числе на больших глубинах, на современном уровне. Я не говорю на передовом, просто на современном техническом уровне.

— Так ведь денег нет!

— Наш бывший директор Роберт Искандрович Нигматулин любил приводить такой пример. «Дайте мне одного футболиста,— говорил он с высоких трибун,— и я вам подниму российский научный флот». Он имел в виду $10 млн, то есть цену даже не самого выдающегося футболиста, бывают ценой и по сто миллионов, и понятно, что это была горькая шутка. Когда-то мы были лидерами, а сейчас отстаем катастрофически. Мы нередко работаем на чужих судах с нашими замечательными коллегами из других стран просто потому, что у нас нет своих возможностей и своих ресурсов, и все это очень грустно. Погружение нашего военного аппарата, самого современного по своим техническим характеристикам,— хороший повод об этом вспомнить.