CASTLE.PRI.EE

Архив рубрики «природа»

Глубже всего учёные проработали концепцию внеземной жизни, основанной на кремнии. Часто к ней обращаются фантасты. Их кремниевые пришельцы напоминают глиняные статуи или ожившие кристаллы. С точки зрения науки внешние различия кремневодородных и белковых существ могут быть минимальными. Ведь кремний всего лишь должен заместить углерод в органических молекулах. А образующий плоть силикон широко применяется ныне для имитации отдельных тканей человеческого тела.

Кремний расположен в той же группе периодической системы, что и углерод, поэтому их свойства похожи. Но атомы кремния имеют большую массу и больший радиус, они сложнее образуют ковалентную связь, и это может помешать образованию биополимеров (класс полимеров, который встречается в природе в естественном виде и входит в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин). Кроме того, соединения кремния менее разнообразны, чем соединения углерода.

Ещё в 1894 году Герберт Уэллс писал: «Какое фантастическое воображение могло бы разыграться из такого предположения: представим кремниево-алюминиевые организмы — или, может, сразу кремниево-алюминиевых людей? Они путешествуют через атмосферу из газообразной серы, по морям из жидкого железа температурой в несколько тысяч градусов или вроде того, чуть выше температуры доменной печи».

Кремний очень похож на углерод и может образовывать четыре связи, подобно углероду, что открывает возможность создания биохимической системы, полностью зависимой от кремния. Это самый распространённый элемент в земной коре, после кислорода. На Земле есть водоросли, которые включают кремний в свой процесс роста.

Кремний играет вторую после углерода роль, поскольку тот может образовывать более стабильные и разнообразные комплексные структуры, требующиеся для жизни. Углеродные молекулы включают кислород и азот, которые образуют очень крепкие связи. Сложные молекулы на основе кремния, к сожалению, имеют тенденцию распадаться.

Диоксид кремния нерастворим, но мельчайшие крупинки силикатов присутствуют в воде в качестве взвеси. Что и позволяет радиоляриям и некоторым губкам создавать сложные кремниевые скелеты.

Астрохимик NASA Макс Бернштейн предположил, что жизнь на основе кремния могла бы существовать на очень горячей планете, с атмосферой богатой водородом и бедной кислородом. На Земле такие организмы размножались бы очень медленно, а наши биохимии развивались бы без помех друг другу.

Соединения кремния более устойчивы к серной кислоте. А вот по отношению к другим средам кремниевые соединения считаются менее устойчивыми по сравнению с углеродными. Силаны – соединения кремния и водорода, являются более жаропрочными, чем углеродно-водородные соединения. Учёные полагают, что кремниевая жизнь может существовать на планетах, средняя температура которых значительно превышает земную. Возможно в вулканических и магматических породах из силикатных материалов. В этом случае природным растворителем должны быть вещества с более высокой температурой кипения и плавления, чем вода.

В 1970-х годах возле Галапагосских островов на глубине от двух до четырёх тысяч метров были обнаружены разломы и на дне – маленькие вулканы (гидротермы). Морская вода, попадая в разломы земной коры, испарялась вместе с различными полезными ископаемыми через маленькие вулканы высотой до 40 метров. Эти вулканы назвали «чёрными курильщиками» из-за того, что вода выходила из них чёрного цвета.

В воде, наполненной сероводородом, тяжёлыми металлами и различными ядовитыми веществами, процветает бурная жизнь. Температура воды, выходящей из черных курильщиков, достигает 300° С. На глубине четыре тысячи метров отсутствуют солнечные лучи, и, следовательно, тут отсутствует возможности для богатой жизни. Чем больше глубины, тем беднее донная жизнь.

На поверхностях черных курильщиков были найдены хемоавтотрофные бактерии, которые расщепляют соединения серы, извергаемые из недр планеты. Бактерии покрывают сплошным слоем поверхность дна и живут в агрессивных условиях. Они стали пищей для многих других видов животных. Всего было описано около 500 видов животных, обитающих в экстремальных условиях «черных курильщиков». Эти условия вполне подходят для существования жизни на основе кремния.

Отдельные организмы на Земле используют соединения кремния. Например, у диатомовых водорослей панцирь состоит из диоксида кремния, а у радиолярий из него же состоит скелет. Однако, до последнего времени отсутствовали естественные примеры жизни на Земле, объединяющие кремний и углерод в молекулы.

Специалисты Калифорнийского технологического института под руководством знаменитой исследовательницы эволюции Фрэнсис Арнольд доказали, что живые клетки способны создавать углеродно-кремниевые связи. Исследователи использовали протеин cytochrome c, выделенный из бактерии Rhodothermus marinus, найденной в горячих источниках Исландии.

Специалисты внесли несколько изменений в его ДНК. Получившийся белок смог связать углерод с кремнием, причём в 15 раз эффективнее синтетика. К тому же он оказался более надёжным и без вредных побочных продуктов, а благодаря своему происхождению из геотермальных источников он ещё и крайне устойчив. Это доказательство того, что живые клетки сами умеют создавать такие связи.

Жизненные процессы у кремниевых организмов протекают во много раз медленнее, чем у углеродистых. Что перед нами живые существа, мы можем догадаться по их поведению, например, по движению.

Учёные наблюдали извержение. Из жерла вулкана летели камни и куски туфа. После извержения они обнаружили камень. За ним тянулась борозда, то есть он двигался. Движение камня было медленным, примерно два сантиметра за пять минут. За восемь часов он проделал путь в полтора метра.

История повествует о Синь-камне, который двигался. Он был объектом поклонения язычников. Церковники сбросили его в глубокую яму и засыпали землёй. Через несколько десятков лет он выполз на поверхность земли.
Затем его решили утопить в озере. Через несколько десятков лет камень выполз на берег. И таких случаев множество.

1. По поверхности высохшего озера Рейстрэк-Плайя в Долине Смерти в США двигаются камни.

2. На Тибете есть монастырь. Его адепты на протяжении 15 веков наблюдают за Древним камнем Будды. Считается, что сам Будда оставил на валуне свои отпечатки пальцев. Валун весит больше тонны. Его главная особенность в том, что он способен ползать. На 1 круг вокруг монастыря у него уходит 60 лет.
3. Ползущие камни Долины Привидений. Они находятся на горе Демержи. Что любопытно, ряд валунов способен передвигаться с большой скоростью. 4. Камни-древолазы. В Кингстоне есть булыжники, которые странным образом оказываются на деревьях.

Агат – это ценный поделочный и полудрагоценный камень, разновидность кварца. Учёные обнаружили, что агаты двуполые организмы. Они могут размножаться семенами, отпочкованием, делением и путём откладывания зародышей в базальте. Агаты впитывают нужные вещества из земли всей поверхностью кожи. Агаты залечивают раны-сколы.

Получается, что кремниевая форма жизни существует параллельно углеродистой. Имеется версия, что до углеродистой, на Земле была кремниевая форма жизни.

Древо – это истинное название кремниевых исполинов.
Древность – произошло от слова Древо.
Древность – это период времени, когда росли Древа.
Скала – это сломанное кремниевое дерево.
Гора – это куча сыпучих отходов. Её признак – форма насыпного конуса.
Когда отходы вступают в реакцию между своими слоями, гора превращается в вулкан, изрыгающий лаву.
Скалы нашей планеты – это трупы кремниевого мира.

Скалы могут иметь сотовую, пластинчатую или губчатую структуру, как у грибов.

Столовые горы – это кремниевые деревья, которые были выбраны для спила.
Весь остальной лес планеты взорвали. Затем соскребли со всех континентов сотни метров верхнего каменного слоя. Так добывали сырьё для производства.
А пни оставили, так как, возможно, они являются пробками энергетических потоков Земли, которые опасно вскрывать.
Отходы сливались в озёра. Из отходов образовалось Красное море.
Часть отходов использовали чтобы засыпать города.

Синтетическая жизнь на основе XNA

Жизнь на Земле основана на двух переносящих информацию молекулах – ДНК и РНК. В 2012 году группа учёных из Англии, Бельгии и Дании разработала ксенонуклеиновую кислоту (КНК, XNA), синтетические нуклеотиды, функционально и структурно напоминающие ДНК и РНК.
Есть масса потенциальных применений этих достижений. Можно создать нуклеиновые кислоты для лечения. Они могут лечь в основу молекулярных машин или вообще искусственной формы жизни. Однако имеется вероятность того, что XNA может причинять вред РНК/ДНК-организмам, поэтому безопасность должна быть на первом месте.

Жизнь на основе хромодинамики

В 1979 году учёный и нанотехнолог Роберт Фрейтас-младший предположил возможную внебиологическую жизнь. Он заявил, что метаболизм живых систем основан на четырёх фундаментальных силах: электромагнетизме, сильном ядерном взаимодействии, слабом ядерном взаимодействии и гравитации. Электромагнитная жизнь – это стандартная биологическая жизнь, которую мы имеем на Земле.

Жизнь, основанная на сильном ядерном взаимодействии, может быть возможна на нейтронной звезде. У такой звезды было бы ядро с 3-километровой коркой кристаллического железа. Под ней было бы море с горячими нейтронами, различными ядерными частицами, протонами и ядрами атомов и возможные богатые нейтронами «макроядра». Эти макроядра в теории могли бы сформировать крупные сверхъядра, аналогичные органическим молекулам. Нейтроны выступали бы эквивалентом воды в этой псевдобиологической системе.

Фрейтас видел формы жизни на базе слабого ядерного взаимодействия как маловероятные, поскольку слабые силы действуют лишь в субъядерном диапазоне и слабы. Он предположил, что есть регионы Вселенной, где слабая ядерная сила сильнее, а, значит, шансы на появление такой жизни выше.

Жизнь на основе гравитации

Гравитационные существа тоже могут существовать, поскольку гравитация является самой распространённой и эффективной фундаментальной силой во Вселенной. Они могли бы получать энергию из столкновений черных дыр, галактик, вращения планет, энергии водопадов, ветра, приливов, океанических течений и землетрясений.

Жизнь на основе пыли и плазмы

В 2007 году международная группа учёных во главе с В. Н. Цитовичем из Института общей физики Российской академии наук документально подтвердила, что при нужных условиях частицы неорганической пыли могут собираться в спиральные структуры, которые затем будут взаимодействовать друг с другом в манере, присущей для органической химии. Это поведение также рождается в состоянии плазмы, четвёртом состоянии вещества после твёрдого, жидкого и газообразного, когда электроны отрываются от атомов, оставляя массу заряженных частиц.

Было обнаружено, что, когда электронные заряды отделяются и плазма поляризуется, частицы в плазме самоорганизуются в форму спиральных структур вроде штопора, электрически заряженных, и притягиваются друг к другу. Они также могут делиться, образуя копии оригинальных структур, подобно ДНК, и индуцировать заряды в своих соседях. По мнению Цитовича, «эти сложные, самоорганизующиеся плазменные структуры отвечают всем необходимым требованиям, чтобы считать их кандидатами в неорганическую живую материю. Они автономны, они воспроизводятся, эволюционируют». Существует теория, что шаровые молнии – это сгустки энергии в виде плазмы, имеют признаки разумности.

Металлическая жизнь

Ли Кронин, профессор Колледжа науки и инженерии при Университете Глазго, мечтает создать живые клетки из металла. Он использует полиоксометаллаты, ряд атомов металла, связанных с кислородом и фосфором, чтобы создать похожие на клетки пузырьки, которые он называет «неорганическими химическими клетками».

По словам Кронина, «основная цель — это создать комплексные химические клетки с живыми свойствами, которые могут помочь нам понять развитие жизни и пойти этим же путём, чтобы привнести новые технологии на основе эволюции в материальный мир — своего рода неорганические живые технологии».

Венгерский математик и футуролог Джон фон Нейман придумал в середине 20 века зонды. Он считал, что для того, чтобы воспроизводить функции человеческого мозга, машина должна обладать механизмами самоуправления и самовосстановления. Так он пришел к идее создания самовоспроизводящихся машин, в основе которых работают наблюдения за возрастающей сложностью жизни в процессе воспроизводства. Он считал, что такие машины могут стать своего рода универсальным конструктором, который мог бы создавать полные реплики себя самого, и улучшать или изменять версии, тем самым осуществляя эволюцию и наращивая сложность со временем.

Другие футурологи применили эти идеи к области космических исследований. Отправка самовоспроизводящегося робота в космос может быть самым эффективным способом колонизации галактики, ведь так можно захватить весь Млечный Путь меньше чем за один миллион лет, даже будучи ограниченными скоростью света.

Зонд фон Неймана – это робот, предназначенный для достижения далёких звёздных систем и создания фабрик, которые будут строить копии самих себя тысячами. Затем они разошлись бы в поисках других звёздных систем

Были придуманы зонды освоения, разведки, связи, для строительства космических структур, зонды-колонизаторы, которые будут покорять другие миры. Возможно, что возникнут зонды-берсеркеры, задачей которых будет уничтожение следов любой органики в космосе, за чем последует строительство полицейских зондов, которые будут эти атаки отражать. Учитывая то, что зонды фон Неймана могут стать своего рода космическим вирусом, нам стоит осторожно подходить к их разработке.

Гипотеза Геи – жизнь на основе природных циклов

Одна из теорий говорит, что жизнь возможна только на Земле.
В 1975 году Джеймс Лавлок и Сидни Эптон совместно написали статью для New Scientist под названием «В поисках Геи». Они предположили, что жизнь, зародясь на Земле, расцвела благодаря нужным материальным условиям. Затем планета взяла на себя активную роль в поддержании и определении условий для своего выживания.

Они предположили, что вся живая материя на Земле, в воздухе, океанах и на поверхности является частью единой системы, ведущей себя подобно сверхорганизму, который способен настраивать температуру на поверхности и состав атмосферы нужным для выживания образом. Они назвали такую систему Геей, в честь греческой богини земли. Она существует, чтобы поддерживать гомеостаз, благодаря которому на земле может существовать биосфера.

Лавлок считает, что биосфера Земли имеет ряд природных циклов, когда один нарушается, другие компенсируют его так, чтобы поддерживать жизнь на планете. В настоящее время, его идеи помогают сформировать в учёном мире цельное восприятие о биосфере Земли, как глобальной экосистеме.

Палеонтолог Питер Уорд разработал гипотезу Медеи, названную в честь матери в греческой мифологии, которая убила своих детей. Основная идея гипотезы сводится к тому, что жизнь стремится к саморазрушению и самоубийству. Он указывает на то, что исторически большинство массовых вымираний были вызваны различными формами жизни, например, микроорганизмами. Сейчас люди наносят тяжёлые увечья экосистеме Земли, что может привести к её уничтожению.

По материалам hi-news_ru/science/10-vozmozhnyx-form-zhizni

Поиски жизни ведутся с тех пор, как человек появился на свет. Впервые вопрос о населённости других небесных тел возник в начале 17 века, когда Галилео Галилей рассмотрел на Луне горы. Мистический серебристый диск на небе выглядел похожим на Землю. С этого момента населёнными стали считаться все планеты нашей системы, Солнце и звёзды. Вывод, о существовании инопланетян, был сделан на основании логического умозаключения: «Если среди лунных гор отсутствует жизнь, то зачем они там нужны?»

Формы жизни могут значительно отличаться от тех, к которым мы привыкли.
Большинство людей считают, что другие жизнеформы во Вселенной будут состоять из тех же биохимических строительных блоков, что и мы, то есть на основе углерода. Однако, даже на Земле имеются жизнь на другой основе.

Метаногены – жизнь на базе метана

В 2005 году Хизер Смит из Международного космического университета в Страсбурге и Крис Маккей из Исследовательского центра Эймса в NASA предположили возможность существования метаногенов, то есть жизни на базе метана. Такие формы жизни могли бы потреблять водород, ацетилен и этан, выдыхая метан вместо углекислого газа.

Они считают, что такая жизнь возможна в холодных мирах, где атмосфера состоит из азота, смешанного с метаном. В таких мирах будут присутствовать большие жидкие водоёмы – озера и реки из этано-метановой смеси. В этом мире, с температурой -179 градусов по Цельсию, вода будет твёрдой как камень, а метан будет плыть по речным долинам и бассейнам в озёра, моря и океаны.

В 2015 году команда инженеров-химиков и астрономов Корнелльского университета разработала клеточную мембрану из малых органических соединений азота, которые могли бы функционировать в жидком метане такой планеты. Они назвали эту клетку «азотосомой», что в буквальном переводе означает «азотное тело». Она обладает такой же стабильностью и гибкостью, что и земная липосома. Имеется интересное молекулярное соединение – акрилонитриловая азотосома. Акрилонитрил, бесцветная и ядовитая органическая молекула, используется для акриловых красок, резины и термопластмассы.

Жизнь на базе бора

Бор, подобно углероду и кремнию, тоже может образовывать прочные ковалентные молекулярные соединения. Бор образует разные структурные варианты гидрида, в которых его атомы связаны водородными мостиками. Бор с азотом образует соединения, по свойства подобные алканам, простейшим органическим соединениям. Основная проблема с жизнью на основе бора связана с тем, что это довольно редкий элемент. Жизнь на основе бора будет возможна на планете, где его много, и температура которой достаточно низка.

Жизнь на базе мышьяка

В 2010 году NASA объявило, что нашло бактерию GFAJ-1, которая включает мышьяк вместо фосфора в клеточную структуру без всяких последствий для себя. GFAJ-1 живет в богатых мышьяком водах озера Моно в Калифорнии. Мышьяк ядовит для любого живого существа на планете, кроме нескольких микроорганизмов, которые нормально его переносят или дышат им. GFAJ-1 стала первым случаем включения организмом этого элемента в качестве биологического строительного блока. Альтернативные исследователи пытались найти свидетельства включения мышьяка в ДНК, пока сведения – отсутствуют. Однако, они признали, что возможна биохимия на основе мышьяка.

Жизнь на базе аммиака

В качестве возможной альтернативы воде для строительства форм жизни выдвигался и аммиак. Учёные предположили существование биохимии на основе азотно-водородных соединений, которые используют аммиак в качестве растворителя. Он мог бы использоваться для создания протеинов, нуклеиновых кислот и полипептидов. Любые формы жизни на основе аммиака должны существовать при низких температурах, при которых аммиак принимает жидкую форму. Существует возможность существования одноклеточных аммиачных организмов на холодных планетах.

Жизнь на базе серы, азота и фосфора

Учёные полагают, что сера послужила основой для начала метаболизма на Земле. Известные организмы, в метаболизм которых вместо кислорода включена сера. Они существуют в экстремальных условиях на Земле. Возможно, в другом мире формы жизни на основе серы могли бы получить эволюционное преимущество. Возможно, что азот и фосфор в специфических условиях могут занять место углерода.

Лучше всего реальным условиям соответствует «альтернативная» жизнь, в органике которой кислород заменили на серу. В таком случае синтез становится возможным только при замене воды, превращающейся в смертельный яд, на серную кислоту. Учёные утверждают, что из серной кислоты состоят облака на безводной Венере. Следовательно, там имеются подходящие условия для гипотетических «сероуглеродных» бактерий.

В процессе аноксигенного фотосинтеза «сероуглеродные» бактерии должны выделять сероводород. Это соединение быстро разрушается космическими излучениями. Но в атмосфере Венеры сероводород почему-то присутствует. Вероятно, его запасы пополняются за счёт производства живыми существами.

Ледяная жизнь

При замене углерода комбинацией азота и фосфора для фотосинтеза растениям вместо воды и углекислоты понадобятся аммиак и фосфин (соединение фосфора и водорода). Жизнь на фосфор-азотной основе могла бы процветать в холодных мирах. Ведь аммиак замерзает лишь при температуре −78 градусов.

С точки зрения метаболизма «нитроиды» окажутся «существами навыворот». Земные растения синтезируют горючее – углеводороды, вырабатывая окислитель – кислород. При ледяном же синтезе лишним оказывается водород. Вдыхая это высокоэффективное горючее, нитросущества должны будут извлекать из растительной пищи окислитель, возвращая растениям азот и фосфор. Для нитроидов подойдут лёгкие и холодные планеты-гиганты с твёрдым ядром и морями жидкого аммиака.

Жизнь на основе мемов

Ричард Докинз разработал теорию форму жизни на основе мемов. Он считает, что основной принцип жизни звучит так: «Вся жизнь развивается, благодаря механизмам выживания воспроизводящихся существ». Жизнь должна быть способна воспроизводиться и пребывать в среде, где будут возможны естественный отбор и эволюция.

В своей книге «Эгоистичный ген» Докинз отметил, что понятия и идеи вырабатываются в мозгу и распространяются среди людей в процессе общения. Во многом это напоминает поведение и адаптацию генов, поэтому он называет их «мемами». Песни, шутки и ритуалы человеческого общества можно сравнить с первыми стадиями органической жизни – свободными радикалами, плавающими в древних морях Земли.

Творения разума воспроизводятся, эволюционируют и борются за выживание в царстве идей. Подобные мемы существовали до человечества, в социальных призывах птиц и усвоенном поведении приматов. Когда человечество стало способно абстрактно мыслить, мемы получили дальнейшее развитие, управляя племенными отношениями и формируя основу для первых традиций, культуры и религии.

Изобретение письма еще больше подтолкнуло развитие мемов, поскольку они смогли распространяться в пространстве и времени, передавая информацию мемов подобно тому, как гены передают биологическую. Возможно, что мемы представляют уникальную, хотя рудиментарную и ограниченную форму жизни.

Георг ван Дрим разработал теорию «симбиотизма», которая подразумевает, что языки – это своеобразные формы жизни. Старые лингвистические теории считали язык чем-то вроде паразита (люди раньше общались телепатически, общение при помощи речи прервало эту возможность). Ван Дрим полагает, что мы живём в сотрудничестве с миметическими сущностями, населяющими наш мозг. Мы живём в симбиотических отношениях с языковыми организмами: без нас они исчезнут, а без них мы станем обезьянами. Он считает, что иллюзия сознания и свободной воли вылилась из взаимодействия животных инстинктов, голода и похоти человека-носителя и лингвистического симбионта, воспроизводящегося с помощью идей и смыслов.

По материалам hi-news_ru/science/10-vozmozhnyx-form-zhizni

Кто-то думает, что если уши отсутствуют, то существо – глухое. У птиц, лягушек, рыб, дельфинов, медуз отсутствуют наружные уши, а они прекрасно слышат. Сова, например, ночью охотится на мышей только на слух. Возможно, для жителей моря, звуки дают гораздо больше информации, чем для наземных обитателей.

Ухо человека плохо приспособлено к подводным звукам. К тому же многие звуки, которые используют подводные существа, находятся вне восприятия человека. Например, ультразвуки и инфразвуки. В области ультразвука общаются рыбы и дельфины.

Инфразвуки обычно издают крупные животные, например, киты. Кроме того, инфразвуки возникают во время шторма или землетрясения. Именно поэтому подводные и околоводные жители могут заранее подготовиться к сильному волнению на море. Скорость распространения звука в воде в пять раз больше, чем в воздухе. Рыбы могут услышать ураган, который бушует на расстоянии тысячи километров!

Например, киты могли свободно переговариваться инфразвуками, находясь на разных концах океана. Это, как мы сейчас говорим по мобильному телефону. Однако сейчас китам мешают шумы от океанских судов, гидролокаторы, наша мобильная связь и другое.

Как правило, дальность распространения звука под водой в море равна (в зависимости от мощности источника звука) десяткам или сотням километров. Но бывают случаи, когда звук распространяется гораздо дальше.

Американские учёные однажды проделали такой опыт: взорвали в Атлантике маленький заряд, а эхо взрыва было зафиксировано на Бермудских островах, удалённых от места эксперимента на 4500 километров. Для сравнения: в воздухе взрыв той же силы слышен на расстоянии всего в 4 километра, а в лесу – в пределах 200 метров.

В другом опыте взрыв был произведён у Бермудских островов, а сигнал услышан у берегов Австралии, то есть на расстоянии в 20 тысяч километров!

Явление сверхдальнего распространения звука в подводном звуковом канале специалисты использовали для создания спасательной системы «Софар». С кораблей и самолётов, терпящих бедствие, сбрасывались небольшие заряды весом от 0,5 до 2,5 килограмма, которые взрывались на глубине залегания оси звукового канала. Береговые посты, зафиксировав место взрыва, оперативно выясняли место катастрофы.

Подводный канал представляет собой слой воды в океане, в котором наблюдается сверхдальнее распространение звука, обусловленное его рефракцией.

Из Википедии: «В атмосфере рефракция обусловливается пространственными изменениями температуры воздуха, скорости и направления ветра. С высотой температура обычно понижается до -65 градусов на высоте 10 -15 км, соответственно и скорость звука уменьшается, поэтому лучи от источника звука, находящегося вблизи земной поверхности, загибаются кверху и звук, начиная с какого-то расстояния, перестаёт быть слышимым. Затем температура растёт, и на высоте 50 — 60 км повышается до +2 ˚С, потом снова падает и так далее. Если же температура воздуха с высотой увеличивается (температурная инверсия, которая часто возникает ночью), то лучи загибаются книзу и звук распространяется на большие расстояния».

Вопрос первый – это, что за температурные качели? Вопрос второй, если звуковые лучи с повышением температуры загибаются книзу и звук распространяется на большие расстояния, то после высоты 10 -15 км слышимость звука улучшится?

Из Википедии: «При распространении звука против ветра лучи загибаются кверху, а при распространении по ветру — к земной поверхности, что существенно улучшает слышимость звука. Рефракция звука в верхних слоях атмосферы может привести к образованию зон молчания и зон аномальной слышимости.

В океане рефракция звука обуславливается разнородностью свойств воды, главным образом по вертикали, вследствие изменения гидростатического давления с глубиной, изменения солёности и изменения температуры, возникающего вследствие разного прогрева массы воды солнечными лучами.
Рефракция в океане обусловливает образование зон тени, сверхдальнее распространение звука, фокусировку звука и ряд других особенностей распространения звука.

Имеется ещё одно определение. Акустика моря, учение о распространении акустических волн в океане. Первоначально полагали, что при сжатии вода следует закону Бойля—Мариотта, выведенному применительно к изотермическому изменению объема газа. Однако при таких условиях в воде возникали бы упругие звуковые волны, которые распространялись бы со скоростью меньшей, чем действительно наблюдаемая.

В действительности она составляет около 1500 м/сек. Отсюда следует, что благодаря большой частоте колебаний у тепла, выделяющегося при сжатии воды, отсутствует возможность его отвода в окружающую среду и сжатие происходит по адиабатическому закону (по закону Пуассона).

Распределение температуры и солености в океане таково, что до глубины около 1200 м, как правило, происходит уменьшение скорости звука. На больших глубинах скорость звука постепенно увеличивается, пройдя через минимум на глубине 1200 м.

Если вам было трудно понять по первым двум определениям, то имеется третье. С глубиной скорость звука уменьшается, но лишь до тех пор, пока понижается температура воды. Достигнув определенного уровня, скорость начинает возрастать из-за повышения гидростатического давления. Верхние и нижние границы звукового канала имеют глубину с равными скоростями звука. За ось канала принимается глубина с наименьшей скоростью распространения звука.

Сверхдальнее прохождение звука в канале объясняется тем, что звуковые лучи, почти полностью отражаясь от верхней и нижней границ звукового канала, остаются в его пределах, концентрируются и распространяются вдоль оси звукового канала.

Ну, а если и теперь сложно понять, то академик Л.М. Бреховский вам поможет: «Чтобы лучше понять это, вспомните, как ведёт себя уставший путник. Он предпочитает держаться теневой, более прохладной стороны, нести на своих плечах как можно меньше груза и двигаться с минимальной скоростью. Ведь только при этих условиях он сможет пройти максимальное расстояние. Звуковой луч в морской воде подобен этому путнику. Выйдя из источника, он уходит вверх от оси звукового канала. Но чем выше, тем теплее, и луч заворачивает вниз, в «холодок». И перестаёт углубляться, когда начнёт «ощущать» тяжесть повышающегося гидростатического давления».

Туманное объяснение. Я могу ошибаться, но, по-моему, у учёных отсутствует понятие об этом феномене, или они что-то скрывают.

В глубинах Калифорнийского залива была обнаружена страна чудес. На дне океана была обнаружена таинственная экосистема новой океанской жизни. В тёмных глубинах океана, в бассейне Пескадеро на южной оконечности Калифорнийского залива, учёные США и Мексики на глубине 3800 метров обнаружили область гидротермальных жерл. Это завораживающее явление, когда трещины или дымоходы на морском дне, которые отводят тепло от какого-то явления подземной активности. Возможно, вулканического происхождения.

Эта область богата питательными веществами и является оазисом для жизни на морском дне. Здесь имеется большое количество бактерий, которые питаются химической энергией сероводорода, который извергается из трещин или дымоходов. Этот процесс называется хемосинтезом – способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями или археями.

Группа учёных, увлечённая тайнами гидротермального поля Аука, прибыла для изучения разнообразной и динамичной экосистемы, процветающей в экстремальных условиях уникальной геохимии. Они открыли много нового, например, отверстия в морском дне, извергающие высокотемпературные флюиды, образующие дымящиеся горячие отложения сульфидов, наполненные оранжевым жидкостью с запахом тухлых яиц.

Там были минеральные фланцы, тянущиеся горизонтально, как столешницы, направляющие гидротермальные флюиды в перевёрнутые озера и водопады. Поля гидротермальных источников Пескадеро похожи на инопланетный ландшафт. Было видно, как жизнь находит свой путь, удивляя нас биологическими инновациями и бросая нам вызов разгадать секреты её выживания.

Во время исследования была обнаружена пещера, построенная из гидротермально осаждённого кальцита. В ней был бассейн с мерцающей водой, которая выливалась в перевёрнутого водопада. Мерцающая вода в перевёрнутом озере дала название Jaich Maa, что означает «жидкий металл».
Размеры жерлового поля 100 на 400 метров.

Гидротермальные жерла извергают высокотемпературные флюиды, температура которых достигает 290 градусов по Цельсию. Были проведены измерения теплового потока, чтобы понять устройство системы: как далеко находится источник магмы, где тепло и жидкости легче перемещаются по линиям разломов, и насколько проницаемы отложения.

Здесь были открыты новые виды, новое поведение существ, которое требуется разгадать. В этих жерлах обитают разнообразные существа: синие микробы, трубчатые черви, анемоны и блестящие синие чешуйчатые черви. Нам посчастливилось наблюдать взаимодействие между организмами, в том числе довольно загадочный, захватывающий контакт между двумя чешуйчатыми червями, похожий на выяснение отношений. Мы нашли организм, который похож на смятый носок. Анализ ДНК этих организмов расскажет нам об их природе, образе жизни и о строении древа жизни.

Мы обнаружили синие микробы и будем исследовать природу их окраски. Что это – пигментация, новый тип нитчатых бактерий или включения минерала? Мы успешно собрали керны отложений, которые охватывают температуру от 23 до более 200 градусов по Цельсию, что позволит нам исследовать микробную жизнь в этих странных, маслянистых и очень горячих средах, вплоть до температурных пределов жизни.

Интенсивное картирование, включая тепловое, показало, что под дном бассейна Пескадеро протекает сложный поток магмы, что также требует дальнейшего изучения. Роберт Зиренберг, главный исследователь и почётный профессор Калифорнийского университета заявил: «Глубины океана являются одними из наименее изученных в Солнечной системе. Карты океана нашей планеты менее подробные, чем карты Меркурия, Венеры, Марса или Луны. Потому, что для подводных местностей сложно составить карту».

От изучения микробных сообществ, которые мы обнаружили в богатых углеводородами недрах горных пород, и микробных матов красочных оттенков, покрывающих морское дно, мы ожидаем значительного прогресса в понимания взаимодействия между геохимией и жизнью здесь, среди гидротермальных жерл. Так много ещё предстоит открыть. Мы помним, что более 90% дна океана требуется исследовать.
Перевод статьи «An Incredible New Ecosystem Has Been Discovered at The Bottom of The Ocean».

P.S. Температура при варке рыбы составляет 100 – 102°С. Эти загадочные «рыбки», червячки и микробы чувствуют себя прекрасно при температуре более 200°С. Возможно – это кремниевая жизнь.

Древо – это истинное название кремниевых исполинов.
Древность произошло от слова Древо.
Древность – это период времени, когда на Земле росли Древа.
Скала – это сломанное кремниевое дерево.
Гора — это куча сыпучих отходов.

Кремниевые организмы отличаются от углеродистых. Жизненные процессы у них протекают во много раз медленнее. Но это живые существа. Об этом мы можем догадаться по их поведению. Например, по движению.
Однажды, учёные наблюдали извержение. Из жерла вулкана летели камни и куски туфа. После извержения они обнаружили камень. За ним тянулась борозда. То есть он двигался. Движение камня было медленным, примерно два сантиметра за пять минут. За восемь часов он проделал путь в полтора метра.

История повествует о другом камне, который двигался. Он был объектом поклонения язычников. Церковники сбросили его в глубокую яму и засыпали землёй. Через несколько десятков лет он выполз на поверхность земли.
Затем его решили утопить в озере. Через несколько десятков лет камень выполз на берег. И таких случаев множество.

Агат – это ценный поделочный и полудрагоценный камень, разновидность кварца. Учёные обнаружили, что агаты двуполые организмы.
Они могут размножаться семенами, отпочкованием, делением и путём откладывания зародышей в базальте. Агаты впитывают необходимые вещества из земли всей поверхностью кожи. Агаты залечивают раны-сколы.
Получается, что кремниевая форма жизни существует параллельно углеродистой.

Большинство читателей при слове «водопад» мысленно представят мощные струи воды, которые бьют с высоты о землю, поднимая тысячи мелких брызг и могучий рев. Что-то вроде Ниагарского водопада.

Человечество мечтает познать космос, забывая о том, что наша планета изучена максимум на 70%. Наименее изученной частью планеты является Мировой океан. Мы познали менее 5% его тайн. Его глубины скрывают множество тайн. Например, сейчас известно о семи подводных водопадах, а предполагается, что их тысячи.

Подводные водопады – это удивительное природное явление, при котором огромные массы плотной воды резко устремляются вниз, замещая собой менее плотную воду. При этом создаётся впечатление, будто вода обрушивается к океанскому дну.

По сравнению с ними, их наземные «сородичи» смотрятся карликами.
По версии учёных движущей силой большинства подводных водопадов является различие в температурах и плотности океанских бассейнов. Тяжелая, холодная вода у Северного и Южного полюсов стекает ко дну, где далее движется в соответствии с его рельефом.

Для возникновения подводного водопада нужно, чтобы рельеф океанского дна имел перепады высот. А во-вторых, морская вода должна различаться своими свойствами (плотность, температура, солёность). Если это соблюдается, то в океане образуется водопад, река, срываясь с вершин подводных гор, падает на дно океана.

Наибольший из таких водопадов находится на дне Датского пролива, разделяющего Гренландию и Исландию. Высота этого подводного гиганта составляет около 4000 метров, ширина около 160 км. В секунду он перемещает около 5 миллионов кубометров, в 350 раз больше воды, чем водопад Гуаира на границе Бразилии и Парагвая и в 2000 раз больше, чем Ниагарский водопад.

Еще один крупный подводный водопад находится в Бассовом проливе. Между Тасманией и Австралией имеется скалистый уступ. Высота – почти половина километра, протяженность – чуть более 150 км. Ежесекундно с него падает 300 тыс. куб. воды. В нём Индийский океан обменивается водой с Тасмановым морем.

Иллюзия или водопад? Это явление природы находится у юго-западного побережья острова Маврикий, напротив полуострова Ле Морн Брабант. Водопад в виде спадающих в океан бурлящих потоков воды. Глубина прибрежных вод Маврикия в основном колеблется в пределах от 8 до 150 метров, но есть места, где она достигает нескольких сотен метров. Возле берегов полуострова Ле Морн Брабант можно увидеть подводный водопад.

В действительности это всего лишь 3D картинка, созданная природой, которая создаётся своеобразным рельефом океанического дна рядом с островом. Коралловые рифы, иловые отложения, песок формируют видимость подводного водопада. Усиливают эффект прозрачная вода и игра белых, голубых, зеленых оттенков кораллового рифа.

Однако иллюзия развеется, если посмотреть или сделать фото подводного водопада на Маврикии под другим углом. Можно также проплыть над этим местом и убедиться, что водопад – отсутствует. Максимальная глубина прибрежных вод достигает 100 м, что говорит об отсутствии желоба.

О знали о существовании подводных водопадов еще в 1870-х годах, но большая глубина, на которой они находятся, препятствовала их детальному изучению. В 1960-х годах, с появлением современного оборудования, исследования этого явления стали возможными. Например, только в Атлантическом океане было обнаружено 6 подводных водопадов.

Все они обладают огромными размерами. Например, водопад Сеара в Северной Атлантике между континентами Южной Америки и Африки имеет расход воды от 1 до 2 миллионов кубических метров в секунду. А скорость потока водопада Рио-Гранде, который расположен на 20-м градусе южной широты в Атлантическом океане, составляет 4 миллиона кубических метров в секунду, что сравнимо с аналогичным показателем подводного водопада в Датском проливе.

P.S. Как океанографы узнали в 1870-х годах про подводные водопады? Что удерживает поток, образующий водопад, от перемешивания с окружающей водой и от растекания по поверхности дна? Что образует такие мощные потоки воды?

«Мёртвая» вода — вид воды, распространённый в преданиях и мифах народов мира. Так, например, чтобы оживить мёртвого хозяина, волк из сказки «Иван-царевич и Серый волк» полил его сначала «мёртвой» водой, которая заживила смертельные раны, а потом «живой» водой, которая и оживила царевича.

«Мёртвая» вода – это раствор, который получается в результате электролиза. Она обладает мощным кислотно-щелочным балансом, способна обеззараживать, бороться с грибком, воспалениями и симптомами аллергии. Благодаря своему составу раствор губительно действует на вредоносные клетки, препятствует их дальнейшему размножению.

Имеется явление с таким названием и в океанографии. «Мёртвая вода», так норвежские моряки назвали странное явление, при котором малые суда, на полном ходу теряют скорость и перестают слушаться руля. Например, так проявила себя «мёртвая вода» у берегов полуострова Таймыр 29 августа 1893 года, когда в неё угодил знаменитый «Фрам» Ф. Нансена. Судно шло со скоростью 4,5 узла (1 узел 1,852 км/ч).

Он пишет в своей книге «Среди льдов и во мраке ночи»: «Мы направлялись к краю льда, чтобы пристать, но «Фрам» оказался на «мёртвой воде» и почти остановился, хотя машины работали изо всех сил… Какая-то таинственная сила будто удерживала его. При этом шхуна плохо слушалась руля. … Потребовалось более четырех часов, чтобы пройти расстояние, которое мы могли бы преодолеть менее, чем за полчаса».

Ж. Пикар, в отчёте об изучении недр Гольфстрима, отметил: «мезоскаф –исследовательская подводная лодка «Бен Франклин» весом в 150 тонн, то вдруг резко поднимался вверх метров на 60, то вдруг так же быстро проваливался ко дну… Подводная лодка качалась, словно на громадных волнах, хотя на поверхности океана царило спокойствие».

Найти объяснение этому феномену учёные долгое время затруднялись. Группа ученых из Лионского университета попыталась воспроизвести феномен «мертвой воды» в лабораторных условиях. Для этого они наполнили водой 3-метровую ванну, через которую на бечевке тянули игрушечный кораблик. Слои воды, разделенные по уровню солености, а значит, и по плотности, предварительно окрасили в разные цвета.

Как они считают, им удалось смоделировать эффект «мертвой» воды. Поверхность воды оставалась абсолютно спокойной, однако стоило кораблику войти в зону скрытой волны, как он тотчас замедлял ход.

Один из участников эксперимента Матье Мерсье рассказал: «В подобной ситуации под днищем судна возникает зона пониженного давления, которая препятствует его ходу. Происходит так, что само судно создает скрытую волну в результате того, что вода из нижних слоев затягивается кверху в зону его следования. Как следствие возникает колебание на границе между слоями, которое постепенно по ходу движения судна нарастает. Волна увеличивается, и повышается её скорость. Затем она и образующаяся перед ней впадина догоняет судно. Поравнявшись с ним, она поглощает его энергию, тем самым замедляя его скорость. Затем волна ломается о борт».

Последующие исследования показали, что, если корабль оказывается там, где вода сильно стратифицирована (разделена на слои различной плотности, температуры), он оказывается под влиянием двух эффектов. Исследователи полагают, что эффектом «мертвой» воды можно объяснить и те случаи, когда при заплывах в океане испытывают трудности даже опытные пловцы.

Первый эффект – кинематический, волнообразный эффект торможения, который наблюдал Нансен: сопротивление возникает из-за смешения вод с различной плотностью. Под кораблем образуется волна-тормоз, если судно движется почти с той же скоростью, что и сами волны. В этом случае снижается инерция, и кораблю трудно сдвинуться с места, он словно бы прикреплен к волне.

Например, в северных фьордах Скандинавии, при таянии льдов образуется слой лёгкой пресной воды, ниже которого располагаются тяжелые соленые воды. Именно два таких слоя и дают «мертвую воду». Маленькое судно, попавшее в нее, даже включив двигатель на максимальную мощность, будет оставаться на месте.

Второй эффект – динамический, вызван волнами, которые действуют как конвейерная лента. Ещё одна внутренняя волна формируется на носу. При ускорении корабля образуется волнообразный фронт – впадины, и гребни волны напоминают ухабистую дорожку, по которой корабль будет двигаться вперед и назад. Такая волна под кораблем приводит к колебаниям скорости, как на конвейере, движущемся прерывисто.

Исследователи уточняют, что волнообразное торможение – почти всегда возникает в стратифицированной воде. Второй, известный как эффект волны Экмана, хорошо заметен в гаванях, фьордах и других ограниченных по площади участках моря. Чем шире становится поверхность воды, тем слабее протяженность отраженной волны. Если скорость судна намного больше, чем у подводных колебаний, эффект Экмана практически отсутствует.

Встреча с длинными внутренними волнами может быть опасной. В Гибралтарском проливе, например, граница раздела между водами различной плотности сначала медленно, в течение нескольких часов поднимается, а затем быстро почти на 100 метров падает. Подобная волна крайне опасна для подводных судов – быстро возросшее из-за резкого падения вниз давление может разрушить корпус лодки.

Слой, расположенный на глубине, для которого характерен скачок плотности, называется «жидким грунтом». Подводные лодки и другие плавающие предметы в нём зависают. Здесь собирается и удерживается большое количество водорослей, пузырьков газа, планктона, Определение района и глубины расположения скачка плотности имеет важное значение для судовождения (надводного и подводного) и для морского промысла. Толщина слоя скачка плотности может быть десятки метров, а глубина залегания – от одного метра и более 80 метров. Градиенты плотности воды в этом слое варьируют от 0,02 до 0,6.

Согласно новым исследованиям, в антарктических морях обнаружены слои воды, у которых отсутствует перемешивание с окружающими слоями, и они сохраняют свой состав. Вода, опустившаяся на дно антарктических морей, остаётся ниже отметки в 2,5 километра. При этом вода на поверхности морей сообщается с мировым океаном и подвержена смене потоков. А на глубине от 1 до 2,5 км расположился слой «мёртвой» воды, у которой, практически отсутствует перемешивание со свежей водой.

Использованы материалы статей из интернета.

P.S. Почему отсутствует смешивание слоёв воды? Во время учёбы в институте, мы проводили в домашних условиях опыты по смешиванию жидкостей с разной плотностью. Например, изготавливали «Кровавую Мери», в водку добавляли томатный сок. В лучшем случае, если томатный сок наливали по линейке, опущенной в водку – получалось три слоя. Верхний прозрачный, средний – розовый и на дне – красный. Если поспешишь – всё перемешивалось и становилось розовым.

Если смешивать ликёр Ванна Таллин (глицерин) с шампанским, то получалась чёткая граница. Чтобы их перемешать, требовалось интенсивное встряхивание.

В океане поверхностные слои перемешивает ветер. Более глубокие – шторм. Ринги – гигантские водовороты перемешивают воду от поверхности до дна. Течения и сопутствующие им вихри, тоже перемешивают воду. Такое впечатление, что отдельные слои в океане заключены в какую-то силовую оболочку (поле), которая препятствует перемешиванию.

Точка Немо, или Океанский полюс недоступности – условная точка в Мировом океане, наиболее удалённая от какой-либо суши на Земле. Расположена в южной части Тихого океана. Три ближайшие точки суши находятся в 2688 километрах.

Точка Немо была вычислена методом компьютерного моделирования в 1992 году хорватским инженером-исследователем Хрвойе Лукателой. Им же было предложено название этой условной точки, по имени героя романов Жюля Верна – капитана Немо.

Ближайшими к точке Немо точками суши являются атолл Дюси, остров Моту-Нуи и остров Маэр – все они находятся на расстоянии 2688 км от Точки Немо. Ближайшее населённое место – остров Пасхи, к северо-востоку от Моту-Нуи. Своё название точка Немо получила за удалённость от населённых мест и всех морских путей в Тихом океане. Кроме того, прохождение морских судов здесь запрещено.

В опубликованном в 1928 году рассказе Говарда Лавкрафта «Зов Ктулху» впервые упоминается таинственный затонувший город Р’льех. Лавкрафт поместил его в точке, практически совпадающей с точкой Немо.

К востоку от побережья Новой Зеландии, в нескольких тысячах км от суши, в водах Тихого океана находится одна из самых загадочных свалок в мире. Скрытую от глаз людей свалку окружают течения океана, а по близости отсутствуют обитаемые острова. На дне на глубине 4 км покоятся фрагменты старых спутников, давно вышедших из строя. Это и есть «Кладбище космических кораблей», куда космические агентства со всего света отправляют в последний путь свои списанные спутники и летательные аппараты.

По сообщению BBC: «многие космические агентства используют этот район в качестве «кладбища космических кораблей», так как здесь минимален риск ущерба людям и природе. В окрестностях точки Немо на дне океана находится более сотни отслуживших своё космических аппаратов и их частей».

С 1971 по 2016 годы в Точке Немо было проведено более 263 официальных захоронений космического мусора. Чаще всего здесь топят беспилотные грузовики с Международной космической станции. МКС и сама в итоге будет похоронена именно на этой свалке, когда срок ее эксплуатации подойдёт к концу. Приблизительная дата – 2028 год, но есть вероятность продления жизни этого космического объекта.

Возможно, вы представляете себе космическое кладбище площадкой, устланной спутниками и орбитальными станциями. Искатели сокровищ, пытались найти там останки этих аппаратов, но всё безуспешно. Они решили, что космические спутники, ракеты и станции – это фейк или захоронение находится в другом месте. Для них сообщили, что останки этих аппаратов разбросало мелкими частями на тысячи км.

Например, 135-тонная российская космическая станция Мир, уже на высоте 100 км от Земли, лишилась части фрагментов. В 90 км от поверхности океана, она развалилась на несколько частей. Сгорающие в атмосфере фрагменты были видны в вечернем небе даже с островов Фиджи. К моменту вхождения в воду от Мира оставалось около 25 тонн конструкций.

Когда Мир распался в атмосфере на фрагменты, он оставил след из мусора длиной в 1500 км и шириной в 100 км. Интересно, что американские Аполлоны слетали к Луне, приводнились, при этом остались целыми и выглядели так, словно только что вышли с завода.

Глава офиса Европейского космического агентства Холгер Крэг сказал: «Природа разрушения подобных конструкций требует от экспертов, чтобы захоронение спутника было на обширной территории. Фрагменты должны падать в разные места. Спутники приходится сопровождать до самой воды, направляя в строго заданную зону во избежание столкновения с сушей и особенно с местами обитания людей».

В 1997 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований США известило, что эксперты зафиксировали загадочные звуки в области точки Немо. BBC сообщила, звук был более резким, чем низкочастотные звуки, которые издают синие киты. Учёные-энтузиасты пытались отыскать в этих местах признаки инопланетной цивилизации, мистических явлений или загадочных животных. Кто-то считал, что под слоем чистейшей воды точки Немо обитает страшный и зловещий Кракен.
Позднее NOAA сообщило, что это был звук ломающегося и трескающегося морского льда, издающего мощный низкочастотный звук.

В 2005 году американский океанограф Стивен Донто из Университета Род-Айленда сообщил об обнаружении нового вида крабов в районе точки Немо. Это был Kiwa hirsuta (также известный как «краб Йети») – 15-сантиметровое десятиногое ракообразное существо, обитающее вблизи гидротермальных источников в южной части Тихого океана. Первая и единственная особь (самец) была извлечена с глубины более 2 км.

Вполне вероятно, что в глубинах на дне точки Немо могут существовать другие морские монстры, которых описывал Говард Лавкрафт в своём произведении.

Краткое изложение статьи «Point Nemo» ресурса amusingplanet_com.

Кислород – это жизнь. Практически всем существам на нашей планете для жизнедеятельности требуется кислород. Учёные выяснили, что во многих точках Мирового океана возникают «мёртвые» зоны. Это участки океана, где количество растворённого в воде кислорода является слишком малым для существования в ней представителей флоры и фауны. Отсутствие этого жизненно важного компонента приводит к вымиранию многих видов живых существ.

Аквалангисты, работающие на глубинах, стали замечать подобные зоны во второй половине 20-го века. Морское дно, усеянное телами тысяч животных – моллюсков, крабов и рыб – производило угнетающее впечатление.

Исследования показывают, что с 1970-х из-за появления мёртвых зон мировой океан потерял около 2% всего кислорода. Это привело к исчезновению крупных морских животных в поражённых регионах, что сказывается на биоразнообразии и рыболовстве. На данный момент наибольшее количество мёртвых зон находится в Балтийском море и Мексиканском заливе, но их много и в других точках земного шара.

Считается, что в идеале морская вода содержит в себе четыре-шесть миллиграммов кислорода на литр объёма. Больше всего кислорода содержится у поверхности. Вода в морях и океанах постоянно перемешивается под воздействием ветра и других факторов, поэтому концентрация кислорода одинакова примерно до глубины в 200 метров. А вот ниже этой глубины начинается сумеречная зона, где концентрация кислорода начинает снижаться. Учёные обнаружили в глубинах морей и океанов аэробные бактерии. Вероятно, в сумеречной зоне имеются и более крупные животные, однако из-за сложности наблюдения в этих зонах, достоверных сведений мало.

В мировом океане много мест, где отсутствуют условия для полноценной жизни. С каждым годом их количество увеличивается. Они получили соответствующее название «мёртвые» зоны, области с дефицитом кислорода (oxygen-deficient zones, ODZ).

В последние годы стремительно растёт, как количество самих «мёртвых» зон, так и занимаемая ими площадь. К примеру, если в 1965 году их насчитывалось всего 49, то в 2008 году – уже 405 (общей площадью более 250 тысяч квадратных километров). Причём, это явление в Мировом океане, за которым наблюдают исследователи, демонстрирует активную динамику роста.

В образовании многих «мёртвых» зон виноваты удобрения, безконтрольно использующиеся человеком. Вместе с дождевой воды они попадают в реки, которые выносят эти вещества в моря и океаны. Оказавшись в воде, азотные удобрения вызывают бурный рост водорослей, что способствует взрывному росту микроорганизмов, питающихся этими водорослями. А чем больше микроорганизмов – тем меньше в воде кислорода.

Увеличение в океанской воде концентрации фосфора и азота, являющихся основными биогенными элементами, приводит к активному размножению одноклеточных водорослей. Следствием этого и становится увеличение количества донных бактерий, способствующих разложению водорослей.

В свою очередь, чрезмерное количество бактерий, использующих для утилизации водорослей растворенный в воде кислород, приводит к тому, что его содержание в водах прибрежной зоны резко снижается. И, как следствие, типичные представители этих мест либо погибают, либо мигрируют, поскольку в бедной кислородом среде у них отсутствует возможность выжить.

Крупнейшей «мёртвой» зоной Мирового океана является Балтийское море. В нём площадь таких зон достигает 40 тысяч квадратных километров. В Мексиканском заливе – почти 20 тысяч квадратных километров. Зоны с низким содержанием кислорода обнаружены также в Персидском заливе, у берегов Калифорнии, в Тайване, Испании и некоторых фьордах Норвегии.

В рамках новой научной работы, результаты которой были опубликованы в научном журнале Global Biogeochemical Cycles, исследователи Массачусетского технологического института создали наиболее точную мест с экстремально низким количеством кислорода. Для выполнения этой задачи они использовали данные, собранные на протяжении последних четырёх десятилетий. В работе были использованы более 15 миллионов измерений. Кроме этого, в ходе изучения особенностей воды, они проводили измерения показаний на протяжении всего погружения. Для этого использовались бутыли Нансена, которые наполнялись водой при погружении, а затем анализировались свойства воды.

В поиске зон с наименьшей концентрацией кислорода был задействован искусственный интеллект. В результате исследования учёные нашли две крупные «мёртвые» зоны в тропическом регионе Тихого океана. Одна находится к югу от экватора и её объём равен 600 миллионам кубических километров. Вторая располагается севернее экватора и тянется на сотни километров от Центральной Америки и обладает втрое большим объёмом. В центре этих зон концентрация кислорода сводится к минимуму, а вот по краям были замечены потоки богатой кислородом воды. С чем связано это явление, учёные сказать затрудняются, мало вероятно, что их образование связано с деятельностью человека.

С декабря 2015 года по январь 2016 года, экспедиция института морской микробиологии имени Макса Планка, совершила 7000-километровое путешествие через так называемый Южно-Тихоокеанический круговорот. В пути они отобрали пробы микробов на глубине от 20 до 5000 метров.
Этот регион считается странным, загадочным.

В этом районе находится «океанический полюс недоступности» или «точка Немо». Учёные утверждают, что там находится кладбище космических спутников. Южно-Тихоокеанский круговорот считается «пустыней» с точки зрения морской биологии. Ряд факторов сильно затрудняют жизнедеятельность: большие глубины, большое расстояние до суши, мощные потоки течения и высокий уровень ультрафиолетового облучения.

Один из исследователей, микроэколог Бернхард Фукс рассказал: «К нашему удивлению, мы обнаружили примерно на треть меньше клеток в поверхностных водах южной части Тихого океана по сравнению с океаническими круговоротами в Атлантике. Вероятно, это было самое низкое количество клеток, когда-либо измеренное в поверхностных водах океана на всей Земле».

Исследования подтвердили, что в океане мёртвые зоны являются частью жизни. В отсутствии органики есть и хорошая сторона: эти далёкие, почти безжизненные воды, являются самой чистой средой во всём Мировом океане.
Возможно, это наш запас чистой воды?

Использованы материалы статьи hi-news_ru/research-development/sozdana-karta-mertvyx-zon-tixogo-okeana-gde-pochti-net-kislorodal.

Рыбы помогли открыть такое удивительное явление, как топографические вихри. Исследователи Гавайского хребта в 1967 году зафиксировали одну аномалию: стаи рыб были вдалеке от шельфа, практически посреди безжизненного океана. В дальнейшем обнаружилось, что в том месте находилась подводная гора, а над ней мощные вихревые образования. Таким образом, промысловые скопления кабан-рыбы опровергли укоренившиеся в прошлом представления об отсутствии движения водных масс в глубинных слоях океана.

Топографические вихри связаны с рельефом дна над подводными горами, хребтами, желобами. К ним относятся синоптические вихри, ринги Гольфстрима, вихри Тейлора и другие. Подобные явления можно наблюдать на суше возле гор.

В 2009 году на спутниковых снимках были впервые зафиксированы гигантские кольца в ледовом покрытии озера Байкал. И в последующие годы такие кольца регулярно фиксировались. У науки – отсутствует объяснение этому явлению. Кольца имеют практически круглую форму, в диаметре до 7 км, с шириной самого кольца, более тёмного и более тонкого, подтаявшего льда, порядка 1 км. Кольца таких размеров очень сложно обнаружить с суши.

Подлёдные измерения течений и термической структуры вод в районе колец показали, что под кольцом озера находится антициклонический вихрь. Он доставляет более тёплую глубинную воду к нижней поверхности льда. Это приводит к таянью льда снизу. Загадкой остаётся, почему формируется вихрь подо льдом, связанно ли такое вихреобразование с каньонным углублением рельефа дна и почему же таяние льда происходит именно по кольцу? Такое ощущение, что в глубине находится спираль электроплитки.

Ещё в середине 70-х годов прошлого века район Тихого океана, соседствующий с японскими островами Огасавара, привлёк внимание учёных из университета Киото. Оказывается, это место с давних пор пользовалось у моряков дурной славой. По крайней мере, сообщения о безследно пропавших кораблях приходили отсюда почти столь же часто, как и из знаменитого Бермудского треугольника. Благо и расположен данный район в «проклятом» месте – на границе так называемого «моря Дьявола».

В результате проведённых исследований в 400 километрах от Огасавары было обнаружено почти что «колдовское» место: гигантский водоворот радиусом около 100 километров. Он достигает глубины 5000 метров. Посреди 100-километровой воронки находится впадина, уровень воды в которой расположен на несколько десятков метров ниже уровня океана. Энергия же этой громадины, по подсчётам океанологов, в 10 раз превышает энергию обычного течения.

Этому кольцевидному течению присуща одна особенность: примерно раз в 100 дней данный водоворот меняет направление своего вращения (как будто переключили тумблер). С чем связана эта странность и какие механизмы формируют периодическую смену направлений, учёные до сих пор затрудняются объяснить.

Круговые течения известны уже много столетий мореплавателям и купцам. А изучать их стали только в 1970-х годах. Тогда советские океанологи выполнили серию исследований в тропической Атлантике. Они же и назвали их синоптическими вихрями, хотя, видимо, правильнее было бы назвать их морскими циклонами. А в зарубежной литературе их именуют рингами (ring – кольцо).

Гигантские воронки обнаружены во многих областях океана, например, в районе Бермудского треугольника, вблизи Шри-Ланки, у берегов Антарктиды. И в центре каждого такого водоворота имеется довольно глубокая впадина. Например, возле Шри-Ланки её глубина превышает 100 метров, а со спутников зафиксированы впадины, глубина которых достигает 200 метров.

Много круговых течений в Атлантике, только в северной её части обнаружено около 10 рингов. Их возникновение связывают с Гольфстримом, который образует по мере движения многочисленные петлеобразные излучины, или меандры. Первые меандры появляются после мыса Хаттерас, от которого Гольфстрим течёт узким потоком, а далее, увеличиваясь в размерах, они перемещаются вместе с течением или же отрываются от него и движутся самостоятельно. Если во время штиля в водоворот диаметром 150–300 километров попадает яхта, она может вернуться на прежнее место лишь спустя несколько суток.

Оторвавшиеся меандры образуют вихри. Слева от генерального потока вихри вращаются по часовой стрелке, справа – против часовой. Скорость течения в этих завихрениях составляет 0,3–2,0 узла. При этом внутри вихрей, проникающих в область тёплого океана к югу от основной ветви течения, вода всегда холодная (циклонические вихри), а внутри вихрей, вторгающихся в холодную область к северу от течений, – тёплая (антициклонические вихри).

Наблюдения последних лет показали, что в течение года Гольфстрим образует по 5–8 пар таких вихрей (циклонов и антициклонов) в год. При этом отдельные из циклонов имеют диаметр до 200 километров и проникают в глубину почти до самого ложа океана. Циклоны Гольфстрима дрейфуют со скоростью до 3 миль в сутки и в основном на юго-запад (это напоминает гигантский миксер, который перемешивает воды океана).

Живут отдельные циклоны по 2 года (что их поддерживает?) и более, и могут удаляться от Гольфстрима на расстояние свыше 1000 километров. Как правило, исчезают они около восточного берега полуострова Флорида (как будто кто-то их выключает).

Кольца антициклонов, отделяющиеся от Гольфстрима с северной стороны, обычно также смещаются со скоростью 3 мили в сутки. Живут такие вихри около одного года и, добравшись до мыса Хаттерас, снова вливаются в Гольфстрим. Однако отдельные вихри движутся на юго-восток и, пересекая основную ветвь Гольфстрима, попадают в Саргассово море.

Аналогично рингам Гольфстрима выглядят и ринги Куросио. К северу они образуют сложное вихревое поле из ветвей и меандров Куросио, Курильского и Северо-Тихоокеанского течений.

Предполагается, что появление синоптических вихрей в океане может быть связано как с отсечением меандров, так и с атмосферными явлениями, с распределением в океане температуры и солёности и с рельефом дна.

Наблюдения последних лет показали, что в океане существуют круговые течения с диаметром меньшим, чем ринги. За характерный спиралеобразный вид их еще называют вихрями закручивания, или спиральными вихрями. На периферии таких вихрей развиваются вихри ещё меньших размеров, получается, что-то вроде «иерархии». Спиральные вихри способны образовывать цепочки вихрей.

Мелкомасштабные вихревые течения иначе называют водоворотами. Их диаметр колеблется от нескольких метров до нескольких километров, и образуются они чаще всего при обтекании течением неровностей дна или берегов.
Использованы материалы книги Анатолия Бернацкого «Сто великих тайн океана» и статья «Влияние мезомасштабных форм рельефа дна на физику течений вод Мирового океана».