Глубочайшее место на Земле
Около двух часов ночи по гавайскому времени. Поток видео в формате 4K с глубины почти 8 километров транслировался уже почти час. Осадки, слабое свечение морского снега — ничего примечательного. Один из исследователей уже собирался отойти от экрана, как вдруг что-то пересекло кадр. Что-то, чего там быть не могло. Никакая модель, ни один учебник, ни одна предыдущая экспедиция в истории океанологии не подготовили их к этому. А трансляция всё ещё шла.
Чтобы осознать, что именно зафиксировала камера, нужно сначала понять, где она находилась. Исследователь, вглядывающийся в монитор, работал в ночную смену, которую большинство учёных никогда не проводят. Поток шёл с дрона, спущенного на 7 миль прямо в самую негостеприимную среду на Земле. И никто в команде той ночью не ожидал, что он покажет им что-то.
Мир, где давление в 1000 раз выше атмосферного
Марианская впадина достигает примерно 36 000 футов (почти 11 км) в самой низкой точке — месте, называемом Бездна Челленджера. Если бросить гору Эверест в Марианскую впадину, её вершина всё равно будет более чем на милю под водой. Самая высокая гора на планете полностью затоплена — и над ней всё ещё остаётся океан.
Давление на этой глубине превышает 16 000 фунтов на квадратный дюйм (около 1100 атмосфер). Для масштаба: атмосфера, давящая на вас прямо сейчас, составляет около 14 фунтов на квадратный дюйм. Там, внизу, давление более чем в 1000 раз выше.
Солнечный свет не достигал этого места миллиарды лет — свет физически не может пройти через такое количество воды. Температура держится чуть выше нуля. Единственная причина, по которой вода не превратилась в лёд — давление сохраняет её жидкой. И с питанием там проблема: нет растений, нет фотосинтеза, нет основы пищевой цепи, как в любой другой среде, которую мы понимаем.
На протяжении большей части научной истории ответ в учебниках был прост и единодушен: ничего значимого там не живёт. Конец дискуссии. Пока май 2019 года.
Первое погружение
Именно тогда Виктор Весково, основатель Caladan Oceanic, забрался в подводный аппарат под названием DSV Limiting Factor и стал первым человеком, достигшим самой глубокой точки океана. Limiting Factor пришлось строить с нуля — ничего в существующем каталоге исследовательских судов не могло выдержать того, что ему предстояло испытать.
Его корпус был титановой сферой толщиной 9 дюймов (23 см) — самая толстая сфера давления, когда-либо построенная для подводного аппарата. Каждый компонент должен был быть рассчитан на давление, в котором ни одна машина никогда не работала.
Спуск занял более 4 часов. 4 часа падения в абсолютной темноте. Сквозь воду настолько чёрную, что камеры не видели ничего, кроме собственных отражений. 4 часа, в течение которых единственным звуком внутри сферы было слабое потрескивание титана, адаптирующегося к давлениям, которые менялись на тонны на квадратный дюйм каждые 100 футов. Одна треснувшая сварка, одно неидеальное уплотнение — и подводный аппарат схлопнулся бы быстрее, чем Весково успел бы осознать происходящее.
На поддерживающем судне сверху, DSSV Pressure Drop, удерживающем позицию над впадиной, команда отслеживала спуск в тишине. Они репетировали это погружение месяцами. Каждый сигнал акустического маяка Limiting Factor был подтверждением того, что аппарат всё ещё существует. Когда сигнал стабилизировался на глубине, а телеметрия подтвердила, что сфера цела, один из инженеров впервые выдохнул за последние 4 часа. Затем включились внешние огни на глубине 35 853 фута (10 928 м). 4K-камеры начали запись. И исследователи, наблюдавшие за трансляцией, ожидали увидеть ничего.
Первое, что показала камера
Первое, что показала камера, была не бактерия. Это был не осадок. Первое, что показала камера, было движение. Вот почему это важно. Учёные, наблюдавшие за трансляцией, не ожидали удивиться. Каждая предыдущая экспедиция на экстремальные глубины подтверждала одну и ту же картину: чем глубже, тем скуднее жизнь — пока в какой-то момент жизнь практически не исчезает. Модели были ясны. Допущения были твёрдыми. Ожидалось, что запись будет, в лучшем случае, умеренно интересной. В течение нескольких минут всё, что они думали, что знают, уже оказалось неверным.
Амфиподы (ракообразные, похожие на креветок) уже роились вокруг приманки, помещённой на морское дно. Не разрозненные особи, осторожно подбирающие остатки. Целые облака. Быстрые, конкурирующие, сталкивающиеся друг с другом в кормовой лихорадке, которая выглядела совершенно нормально. Так, как животные ведут себя в любой функционирующей экосистеме, где есть доступная еда и реальна конкуренция.
Эти амфиподы были несколько дюймов в длину (10-15 см). Это не звучит впечатляюще, пока вы не поймёте норму: амфиподы на мелководье обычно имеют размер в доли дюйма (несколько миллиметров). Образцы на камере были гигантами. Гигантами в месте, где гигантов не должно было быть возможным. Затем камера повернулась, и в поле зрения появились голотурии (морские огурцы). Крупные животные, некоторые более 30 см в длину, целенаправленно ползущие по осадку, питающиеся органическим материалом в грязи. Не примитивные микроорганизмы. Не точки под микроскопом. 30 см. Целенаправленные. Движущиеся в условиях, которые должны были сделать сложную локомоцию биологически невозможной. А затем дрон заснял то, к чему никто не был готов.
Рыба на глубине 8 км
Рыба. Настоящее позвоночное. Плавающее на глубине, где давление должно было разрушить любую сложную структуру тела. Это была работа, на которую учёный по имени Алан Джеймсон охотился годами. Джеймсон провёл большую часть десятилетия, спуская загруженные приманкой посадочные модули в самые глубокие впадины мира: Кермадек, Перу-Чилийскую, Марианскую. Он построил свою карьеру на гипотезе, что улитковые рыбы могут выживать на гораздо большей глубине, чем кто-либо верил. И когда кадры из Бездны Челленджера вернулись с позвоночной рыбой, спокойно проплывающей мимо объектива на глубине 26 000 футов (8 км), ответ на эту гипотезу сидел на его экране.
Улитковые рыбы, заснятые на глубине более 26 000 футов, имели длину 20-25 см. Полупрозрачные и желатинообразные на вид, с маленькими глазами и нежными плавниками. Но они были бесспорно сложными позвоночными. Функциональные пищеварительные системы. Хорошо развитые сенсорные системы. Мышечные тела, построенные для активного движения. Они не дрейфовали. Они плыли уверенно, целенаправленно в среде, которую научный консенсус классифицировал как кладбище для чего-либо более сложного, чем одноклеточный организм.
У улитковой рыбы есть:
- Позвоночник
- Мозг
- Полная кровеносная система
- Печень, почки, глаза
Каждый из этих органов состоит из белков. Белки, которые при любом значительном давлении должны искажаться и разрушаться. Их скелеты должны сжиматься. Их клеточные мембраны должны разрываться. Их нервные системы должны отказывать. Всё сразу. Именно это предсказывала физика. Команда Джеймсона наблюдала прямое противоречие этому. В комнате наблюдения никто не говорил. Они просто смотрели на рыбу. Смотрели, как она беззаботно плавает сквозь воду, которая должна была убить всё с позвоночным столбом тысячу раз подряд.
Как это возможно?
Вот где всё становится по-настоящему странным. Запуски камер на нескольких погружениях показали непрерывную биологическую активность. Не случайную встречу за один проход. Часы записей, организмы, движущиеся через кадр: питающиеся, конкурирующие, взаимодействующие, демонстрирующие всё поведение, которое отличает живую экосистему от безжизненной. Несколько камерных станций записали одну и ту же картину независимо, исключая возможность того, что это была случайность времени или местоположения. Это было дно Марианской впадины. И оно было заселено.
Это оставило команду Джеймсона с одним вопросом, который они не переставали задавать. Как? Как позвоночное функционирует при давлении 16 000 фунтов на квадратный дюйм? Как организмы с костями, органами и нервной системой выживают под давлением, которое раздавило бы человеческое тело за мгновение? Ответ оказался страннее, чем сами кадры. Глубоководные организмы не сопротивляются давлению. Они вообще не испытывают его как сокрушающую силу. Их тела в основном состоят из воды. А вода практически несжимаема. Давление выравнивается внутри и снаружи их клеток одновременно. Они не чувствуют себя раздавленными — точно так же, как вы не чувствуете 14 фунтов на квадратный дюйм, сидящих на каждом дюйме вашей кожи прямо сейчас.
Настоящая проблема — не структурная. Она химическая. Белки должны оставаться правильно свёрнутыми. Ферменты должны продолжать реагировать. Клеточные мембраны должны оставаться текучими. И глубоководные организмы решили это с помощью небольших изменений в существующей биологии: слегка другие структуры белков, разные липиды в клеточных мембранах, адаптированные к давлению версии тех же ферментов, на которых работает каждое другое живое существо на Земле. Жизни не нужно было изобретать новые механизмы, чтобы заселить дно океана. Она просто настроила то, что у неё уже было. Это означает, что диапазон сред, способных поддерживать сложную жизнь, гораздо шире, чем мы предполагали. Каждое место, которое мы сочли «слишком экстремальным», заслуживает второго взгляда. Экстремальное давление — это не барьер. Это настройка.
Не один вид — десятки
Вот где биологическая картина стала значительно более сложной. Учёные, готовые допустить возможность существования некоторой жизни на экстремальной глубине, обычно представляли биологическую монокультуру: один-два высокоспециализированных организма, занимающих одну узкую нишу. Дрон заснял нечто структурно иное:
- Несколько видов амфипод с разными формами тела и разным пищевым поведением
- Несколько видов голотурий, использующих разные стратегии локомоции
- Несколько видов улитковых рыб, адаптированных к разным диапазонам глубин
- Многощетинковых червей, изопод и другие организмы, всё ещё идентифицируемые и каталогизируемые
И поверх всего этого — экологические роли:
- Хищники, охотящиеся
- Падальщики, потребляющие то, что оставили хищники
- Фильтраторы, процеживающие толщу воды
- Организмы, разлагающие органический материал в осадке
Это была не простая система, где всё конкурирует за один и тот же скудный ресурс. Это была пищевая сеть. Структурированное, слоистое сообщество организмов, занимающих разные роли, действующее под давлением, которое должно было сделать каждое звено этой цепи невозможным. Дрон заснял баланс, который требует миллионов лет развития. Ту же базовую организационную структуру, что у кораллового рифа или леса. Перестроенную с нуля в среде, которую наука классифицировала как по сути стерильную.
Как это всё кормится?
Дрон ответил на вопрос о том, существует ли жизнь на полной океанской глубине. Он открыл более сложный вопрос сразу после этого: как эта экосистема поддерживается? Глубокий океан не получает энергию от солнечного света. Основной источник пищи, достигающей морского дна — морской снег: медленное падение мёртвых организмов, фекального материала и разлагающегося органического мусора из поверхностных вод. Учёные, смоделировавшие энергетический бюджет, подсчитали, что объёма морского снега, достигающего Бездны Челленджера, недостаточно для поддержания обилия и разнообразия жизни, задокументированного камерами. Цифры не сходятся.
Что-то ещё питает эту экосистему. И никто не знает, что это такое. Возможности включают:
- Хемосинтетические бактерии, извлекающие энергию из химических веществ в земной коре (преобразующие геологическую энергию в биологическое топливо)
- Неизвестные гидротермальные системы, обеспечивающие локальное тепло и химическую энергию, возможно, скрытые в частях впадины, которые ни один подводный аппарат никогда не посещал
- Форма рециклинга питательных веществ, более эффективная, чем всё, что наблюдалось в средах мелководья
- Или нечто, что мы ещё не идентифицировали — источник энергии, который никто не искал, потому что до этих кадров никто не верил, что там кого-то нужно кормить
Некоторые исследователи предположили, что глубоководные экосистемы могут быть в определённых отношениях более продуктивными, чем поверхностные экосистемы. Что если глубокий океан — первичная морская среда обитания, а поверхностные воды — волатильные, зависимые от температуры, сезонно нестабильные — являются маргинальной средой?
Печальная деталь
Одна деталь заслуживает места в любом честном отчёте об этой истории. Среди кадров из Бездны Челленджера камеры засняли пластиковый пакет на морском дне. 7 миль вниз. В самой глубокой точке Земли. Кусок одноразового пластика уже добрался туда. И это был не просто поверхностный мусор. Каждый протестированный образец амфипод из впадины содержал микропластик в пищеварительной системе. Каждый. Эти организмы выживали при давлении 16 000 фунтов на квадратный дюйм миллионы лет. Они никогда не эволюционировали для того, что мы положили в воду. Они нашли способ выжить под давлением, в холоде, в темноте, в скудности. И то, что наконец достигло их — были мы.
То, что камеры не показали
Всё описанное выше — улитковые рыбы, амфиподы, пищевые сети, необъяснимый энергетический баланс — представляет собой то, что было готово быть заснятым. Виды, достаточно смелые или голодные, чтобы войти в зону видимости камеры. Это смещённая выборка. Дрон записал самую видимую часть того, что живёт там. Что он не записал — это всё, что осталось в темноте. Животные, которые не приближаются к приманке, не исследуют незнакомые источники света, у которых нет эволюционных причин приближаться к подводному аппарату.
Кадры также зафиксировали то, что не было чётко снято. И это оказывается самой значительной частью.
- Крупные нарушения в осадке за пределами досягаемости камеры
- Движение, которое регистрировалось в свете, но не разрешалось в детали к тому времени, когда кадр успевал его поймать
- Тени на краю освещённой зоны, не соответствующие ни одному идентифицированному виду
- Силуэты, пересекающие поле зрения слишком быстро, чтобы их каталогизировать
И это были не изолированные случаи. Они появлялись на нескольких погружениях, на нескольких камерных установках, в течение часов записей. Исследователи до сих пор анализируют покадрово — паттерны, которые нельзя отбросить как шум датчиков, движения, не соответствующие ни одному известному виду. Тот тип данных, который в любом другом контексте спровоцировал бы полную последующую экспедицию.
Что, если там есть что-то большее?
Если сложные позвоночные — улитковые рыбы длиной 20-25 см — могут не только выживать, но и процветать на полной океанской глубине, то каков фактический верхний предел размера? Физика не исключает более крупных животных. Давление выравнивается по всему телу независимо от размера. 25-сантиметровая улитковая рыба и 3-метровый хищник испытывали бы давление одинаково. Нет штрафа за размер. И более крупные животные накапливают больше энергетических запасов — значительное преимущество в экосистеме, где еда не поступает по предсказуемому графику. Крупный хищник на полной океанской глубине не испытывал бы недостатка в добыче:
- Плотные облака амфипод
- 30-сантиметровые голотурии
- Рыбы, плавающие открыто в воде, куда ни один поверхностный хищник не может добраться
Нетронутый запас пищи в полной темноте. Доступный для любого, кто достаточно крупен и достаточно адаптирован, чтобы его эксплуатировать. Сонарные съёмки Марианской впадины зафиксировали акустические контакты, не соответствующие ни одному известному виду. Крупные объекты, движущиеся на глубинах, где, согласно каждому допущению, существовавшему до этих кадров, ничего такого размера не должно было присутствовать. Годами эти контакты последовательно приписывались ошибкам оборудования или неверно идентифицированным геологическим особенностям. Теперь, когда кадры с дрона сломали основу для их отбраковки, некоторые из этих контактов могут быть биологическими объектами, достаточно крупными, чтобы генерировать значительный сонарный отклик. Некоторые оценки, если эти возвраты действительно биологические, предполагают объекты длиной в несколько метров, возможно, больше. Движущиеся целенаправленно в части океана, где мы теперь установили, что сложная, адаптированная, активная жизнь — не исключение, а правило. Организмы, которые приблизились к камерам, были теми, кто был готов приблизиться к камерам. Что бы ни генерировало те сонарные возвраты — не приближается ни к чему. И в каждой экосистеме на Земле животные, которые не идут на свет, обычно те, кому это не нужно.
Что всё ещё там внизу?
Вся Хадальная зона — от 20 000 до 36 000 футов глубины — охватывает примерно 45 000 квадратных миль морского дна в желобах по всему Тихоокеанскому региону. Площадь размером с Пенсильванию. В полной темноте. Под сокрушительным давлением. Почти полностью неснятая на видео. Что дрон задокументировал на тех нескольких десятках квадратных ярдов Бездны Челленджера — подтверждено. Сложная жизнь процветает в условиях, которые должны были её запретить. Остальные 44 999 квадратных миль не были осмотрены — по-настоящему, так, как осмотрена остальная планета.
Что бы ни жило в тех неизведанных желобах, оно было там миллионы лет. Эволюционируя в полной изоляции от поверхностного мира. Адаптируясь к условиям, которые не записала ни одна камера. На глубинах, которых не достиг ни один подводный аппарат. Это самая древняя среда на планете. Всё ещё существующая примерно в той форме, которую она всегда имела. И она генерировала жизнь всё то время, пока мы предполагали, что она пуста. Впадина старше млекопитающих. Старше динозавров. Старше континентов в их текущей конфигурации. И что бы там ни было внизу, у него были все эти миллионы лет, чтобы стать тем, чем оно является сейчас. Без хищников с поверхности. Без помех. Без единого человеческого глаза, когда-либо наблюдавшего. Подробнее о современных глубоководных исследованиях можно узнать в этом обзоре.
Сонарные контакты всё ещё регистрируются. Нарушения на краю камерного кадра всё ещё не идентифицированы. Тени всё ещё движутся в темноте на дне мира. Мы не знаем, что они такое. И тревожная часть не в том, что мы ещё не выяснили. А в том, что мы отправили один дрон на несколько десятков квадратных ярдов экосистемы площадью 45 000 квадратных миль, увидели достаточно, чтобы сломать столетие допущений, и в основном не возвращались. Limiting Factor всё ещё работоспособен. Технология существует. Исследователи всё ещё ждут. Единственное, чего не хватает — ещё одного спуска. И каждая неделя, которая проходит без него, даёт тому, что там внизу, ещё одну неделю, когда оно остаётся единственным в темноте, что знает о своём существовании.