Изгубеният град – неизчерпаем източник на газ на дъното на Атлантика
Въглеводородите в Изгубения град няма да попълнят липсите на нефт и газ, но могат да обяснят произхода на живота на Земята
Учени намериха на дъното на Атлантическия океан неизчерпаем естествен източник на природен газ и други въглеводороди, който ги произвежда много по-активно, отколкото всички известни до този момент геологични структури. Те доказаха, че въглеводородите в Изгубения град се синтезират без участието на живи организми. Въпреки че количеството им е неизчерпаемо, те нямат отношение към така силно интересуващите ни газ и нефт. Но най-вероятно имат отношение към появата на живота на Земята. Образуването на въглеводородите е важен етап във възникването на живота, а някои от авторите на откритието са убедени, че може би точно подобни източници някога много отдавна са станали мястото, където са се появили първите молекули живот.
Въглеводородите на дъното на океана са огромно количество, като обикновено възникват при разлагането на органичните вещества, както предполага още Михаил Ломоносов. В продължение на стотици милиони години водораслите и зоопланктонът са се отлагали на дъното и са се смесвали с утайката. Бавното им разлагане се е превръщало в енергия за химически реакции, а високото налягане и ниското съдържание на кислород са създавали идеални условия за постепенно превръщане на сложните белтъчни вещества в прости съединения на въглерод и водород с малки примеси на други елементи. Повечето учени смятат, че именно по този начин са се появили нефтът и газът.
Съществува и друга теория за появата им, според която въглеводородите са естествени продукти от химическите реакции в земната кора или мантия, в които живите организми не взимат участие. Развитието на тези възгледи до голяма степен е свързано с името на друг велик руски учен – Дмитрий Менделеев – който обаче никога не е посочвал тази хипотеза като единствената възможна. Днес подобни възгледи за произхода на въглеводородите – с изключение на метана – се срещат рядко, и както се полага на всяка маргинална теория, версиите й са коренно различни. Въпреки това и тя има поддръжници, които изтъкват косвени доказателства в своя подкрепа. Няма съмнение, че те ще използват и резултатите от изследванията на американските и швейцарските геохимици, публикувани в последния брой на сп. Science.
Екип под ръководството на изследователките Гиора Прокуровски и Дебора Кели от Океанографическия институт в Уудс Хоул Woods Hole Oceanographic Institution и университета във Вашингтон успя да открие първите неопровержими доказателства за абиогенен (без участието на живи организми) синтез на прости въглеводороди на дъното на океана. Въпреки че учените са виждали подобни процеси и по-рано, скептиците все се съмняваха, че намерените газове не са резултат от разлагането на вездесъщите морски организми. Този път обаче нещата са по-сложни. Източникът, открит от американските учени, е много по-изобилен от всички познати до този момент.
Става дума за подводното хидротермално поле Изгубеният град (Lost City Field), разположено на дъното на Атлантическия океан, точно по средата между Африка и Северна Америка. Всъщност може би не трябва да се говори точно за дъно, тъй като Изгубеният град се намира на 800 метра под нивото на океана, на върха на подводния планински масив Атлантис или Средноатлантически хребет.
Изгубеният град беше открит през 2000 г. и съвсем естествено беше кръстен на планинския масив със същото име, което на свой ред е заимствано от изследователския кораб „Атлантис“ и се превежда като „Атлантида“. Той представлява система от няколко десетки огромни колони от светъл варовик с височина до 60 метра и огромен брой по-малки пирамиди с най-необикновени форми.
Според учените точно тук се синтезират въглеводородите. Пирамидите от своя страна дължат съществуването си на самите хидротермални полета. Според съвременните теории, Средноатлантическият хребет е възникнал от слоевете на мантията на Земята, които се появили на повърхността при придвижването в различни посоки на африканската, северноамериканската и южноамериканската литосферни плочи. Тези горещи пластове съдържат минерала оливин, богат на желязо и магнезий, който при взаимодействието с морската вода се превръща в серпентин и магнетит, нагрява водата и – най-важното – освобождава водород.
След това горещата вода с разтворените в нея минерали се вдига нагоре, охлажда се, отлага ги в причудливите форми на Изгубения град, а във водата водородът влиза в реакция с въглеродните газове, които бавно се отделят от мантията. Част от него се съединява с атомите кислород като образува особената “мантийна” вода, а друга част – с въглерода, като образува така скъпите в наше време въглеводороди.
Именно обстоятелството, че този въглерод никога не е бил на слънчева светлина, доказа, че животът няма никакво отношение към появата на въглеводородите, натрупани в Изгубения град. Той никога не е бил част от живите същества, обединени в най-голямата хранителна верига на планетата, съдържаща в белтъчните си вещества всичките изотопи на въглерода. Затова изотопният състав на простите въглеводороди, образувани тук, се променя по съвсем друг начин, отколкото при биогенните му аналози.
В “живия” природен газ тежкият изотоп на въглеводорода – въглерод 13 – е най-малко в метана. Средната тежест на атома въглерод, влизащ в състава на етана, е малко по-голяма, а в пропана и бутана – още по-голяма. И въпреки че частта на тежкия въглерод е по-малка от един процент, зависимостта на средното атомно тегло на въглерода от сложността на молекулата се потвърждава лесно при измерванията.
В същото време въглеводородите от масива Атлантида показват точно противоположната тенденция: най-тежкият въглерод се намира точно в най-простия метан, а в етана и в пропана има повече лек въглерод. По-рано беше експериментално доказано, че това е характерно за въглеводородите, синтезирани от по-прости към по-сложни при взаимодействие с въглероден газ и водород във водна среда.
Освен това този резултат означава, че образуванията, подобни на Изгубения град, имат само косвено отношение към нефта и газа, с чието извличане от недрата на Земята се занимава човечеството. При настоящия природен газ се наблюдават характеристиките, типични за процесите при разлагането на живите същества. Т.е. не трябва да се надяваме, че хидротермалните източници ще попълнят изчерпващите се запаси от горива. Обемът на производството на природен газ по този начин е трудно да бъде изчислен, тъй като засега на учените е известен само един такъв източник, но резултатите едва ли ще бъдат удовлетворителни за човечеството. За абиогенния произход свидетелства и съдържанието на въглероден диоксид и хелий.
Все пак Гиора Прокуровски смята, че подобни източници могат да бъдат място за синтез на най-простите въглеводороди, от които се е развил животът на по-късен етап. Той е основан на белтъчните вещества и строителните им блокове – аминокиселините, които на свой ред представляват въглеводороди с малко азот, сяра и други елементи. Според американската изследователка не е изключено именно тук да се появили първите въглеводородни съединения, които след това влезли в състава на молекулите на живота.
Досега основен кандидат за ролята на подводен източник на такива молекули се смятаха образувания, подобни на Изгубения град – хидротермичните отвори, наречени черни пушачи. Те черпят енергия и строителен материал от други видове организми, затова и температурата около тях е по-висока (около 360 градуса по Целзий вместо 90, както е на подводните възвишения на Атлантида), а химическият състав на издигащите се от тях газове е друг. Според Прокуровски и Кели по-скромният на вид Изгубен град произвежда въглеводороди много по-ефективно, и въпреки че досега не е открит друг подобен обект, в океана би трябвало да има много подобни.
Въпреки това Изгубеният град едва ли може да се смята за “пъпа на Земята”, от който са произлезли всички същества: Атлантическият океан е едва на около 200 млн. години, а животът на планетата е доста по-стар.