Линде Г., Бреттшнейдер Э
Из глубины веков и вод
ПРЕДИСЛОВИЕ
Мы живем в век новых, великих открытий. Успехи науки и техники дают нашим современникам возможность создавать корабли, которые могут отрываться от Земли и свободно передвигаться в космосе, в мире невесомости. Одновременно с наступлением на космос человек занялся и на земном шаре освоением последних еще не подвластных ему пространств – освоением морей и океанов. Техники конструируют глубоководные лодки, на которых отважные люди смело, погружаются в еще не изведанные глубины, в мир не менее таинственный, чем Марс и Луна.
Космонавты и океанавты стали в наши дни первооткрывателями, ярким примером для молодежи. Это они претворяют в жизнь давнюю мечту человека – овладеть звездами и проникнуть на дно океана.
На протяжении тысячелетий люди испытывали страх перед стихийными силами природы, на веки вечные были они отданы во власть этих сил. Со временем рыбаки научились плести сети и мастерить лодки, чтобы выходить в море на промысел. Шли тысячелетия. Ученые наблюдали за приливами и отливами, проводили замеры берегов. Инженеры строили гавани и дамбы, мореплаватели на различных судах бороздили океаны. Но подводное царство, как и прежде, оставалось недоступным для человека. Его владения ограничивались сушей, составляющей немногим более четвертой части всей поверхности Земли.
Дальше так не могло продолжаться! Некие великие державы уже претендуют на еще не освоенную «целину» подводного мира. Начало этому положили Соединенные Штаты Америки. Сразу же после окончания второй мировой войны они принялись расширять свои государственные границы за счет морей и океанов. Их привлекают богатые залежи полезных ископаемых, которые скрыты в морских глубинах.
Уже добывается под водой уголь, сооружаются в открытом море буровые вышки для добычи нефти. Геологи исследуют свойства морского грунта, биологи изучают животный и растительный мир океана, изыскивают методы лучшего использования этих богатств.
Водолазы знакомятся с последними достижениями науки. Ученые в свою очередь овладевают техникой глубоководного погружения. Так подрастает новое, молодое поколение исследователей, по мужеству и смелости не уступающих космонавтам. Ибо, как ни велики достижения техники, поединок с морской стихией по-прежнему таит в себе опасность. Вода по-прежнему требует своей дани. Сообщения о гибели судов и наводнениях красноречиво свидетельствуют об этом. В настоящее время существует тридцать четыре тысячи кораблей водоизмещением более ста брутто-регистровых тонн. Из них ежегодно погибает около трехсот пятидесяти. Это означает, что ежедневно уходит ко дну один такой корабль. Но на самом деле число потерь гораздо больше, если учитывать суда меньших размеров. В большинстве случаев о кораблекрушении становится известно: когда судно тонет, оно посылает по радио сигналы бедствия. Но в среднем в пятнадцати случаях из ста только обломки, носящиеся по волнам, свидетельствуют о трагедии, причину которой никогда уже нельзя будет точно установить.
10 апреля 1963 года в трехстах километрах от восточного побережья Америки затонула самая совершенная по конструкции атомная подводная лодка Соединенных Штатов, гордость американского морского флота. Ни одна береговая радиостанция не принимала сигнала бедствия. Когда снарядили поисковую экспедицию, было уже поздно. Морская пучина поглотила судно с экипажем в 129 человек. Причины и подробности этой катастрофы не выяснены, и ничего не удастся узнать до тех пор, пока водолазы не сумеют приблизиться к обломкам корабля, скрытым под водой на пока еще недоступной для них глубине 2500 метров.
Восемь дней спустя в Бискайском заливе обнаружили плывущее кверху килем французское судно водоизмещением 140 тонн. Водолазы осмотрели корпус и обнаружили на нем следы от столкновения с айсбергом. Еще через два месяца, в июне 1963 года, западнее Гренландии затонуло самое современное западногерманское рыболовецкое судно «Мюнхен». Оно не столкнулось с айсбергом, а стало жертвой ошибки, допущенной при конструировании.
В ежедневной прессе подобные сообщения не редкость. Ведь и сегодня, в век атомной энергии и электронных машин, мы не гарантированы от катастроф такого рода.
И все-таки по сравнению с прошлым кое-что изменилось. Чтобы убедиться в этом, достаточно одного примера. Вскоре после катастрофы с атомной подводной лодкой глубоководный корабль, батискаф «Триест», отправился на ее розыски. Работы велись в трехстах километрах от американского побережья, на глубине 2500 метров. При фотографировании морского дна участники экспедиции обнаружили остатки других кораблей. Люди собираются отвоевать у моря то, что оно некогда взяло у них.
Наступило время, когда историки судостроения и археологи должны овладеть техникой глубоководного погружения, для того чтобы отыскивать под водой следы далекого прошлого.
Сколько судов затонуло в морских волнах на протяжении тысячелетий?
Этого мы не знаем, можем только предполагать, что число обломков, сохранившихся в морских глубинах, очень велико. И мы убеждены в том, что морское дно представляет собой огромный музей, единственный в своем роде.
Уже египтяне, критяне и финикияне пересекали Средиземное море. За ними последовали греки, римляне, норманны и арабы с целыми флотилиями галер, всевозможных торговых и военных судов. После них Средиземное море бороздили испанские галеоны, пиратские бриги, ганзейские коги и канонерки европейских завоевателей.
Суда, разбивавшиеся о скалы, получавшие пробоины, погибавшие во время шторма, увлекали в морскую пучину все, что было на борту: людей, оружие, утварь, драгоценности, запасы продовольствия. Так с течением времени появилось огромное кладбище судов.
Но море ревниво стережет свою добычу. Лишь иногда затонувшие предметы попадают в рыбачьи сети или выбрасываются штормом на берег. Однако наука не намерена довольствоваться этими случайностями – ни на суше, ни в море. То, что собрано в музеях всего мира, – результат систематической исследовательской работы археологов. Ученые и впредь будут подвергать научному анализу находки, поднятые со дна океана.
Появление аквалангов и прочих средств подводных исследований вызвало к жизни новую отрасль науки: подводную археологию. О ее первых шагах, успехах и неудачах, дерзаниях и перспективах рассказывается в этой книге. Правда, исчерпывающих сведений о достижениях подводной археологии она не дает, ибо сделать это в наши дни невозможно.
ШТУРМ СЕДЬМОГО КОНТИНЕНТА
Жюль Верн в своем увлекательном романе «20 000 миль под водой» на много десятилетий опередил своих современников. Миллионам людей всего мира гениальный фантаст открыл океан с его неисчислимыми богатствами. Под его пером возникла живая картина «седьмого континента», который способен дать людям все необходимое для жизни. Глубины океана и в самом деле прячут бесценные сокровища, и Жюль Верн не сомневался, что придёт день, когда человек сумеет овладеть ими. В этом предвидении утопист Жюль Верн показал себя реалистом.
Уже много сотен лет тому назад родилось стремление человека постигнуть тайны морских недр. Еще в IV веке до н. э. Аристотель сконструировал водолазное снаряжение, а его ученик Александр Македонский производил опыты погружения в Средиземное море. Однако все эти попытки были всего лишь случайными экскурсами любителей в интересующую их область, которые никакого научного значения не имели. Но даже после того, как человек вышел в океан и начал изучать его верхние слои, подводная стихия продолжала оставаться для него неведомой и таинственной. Еще в прошлом столетии люди, точно так же как и в глубокой древности, полагали, что море – это огромная чаша с илистым дном, в которой на глубине тысячи метров исчезает всякая жизнь.
Исследование морских глубин было раньше одной из самых отсталых отраслей естествознания. Но в наши дни океанология ставит и решает самые захватывающие, самые животрепещущие проблемы. Бурный подъем промышленности, расцвет науки, рождение новых областей знания – все это вызывает к жизни множество вопросов, которые ждут своего разрешения от океанографов. И наука об океане, возникшая на исходе прошлого столетия, начала развиваться стремительными темпами.
Путешествие “Челленджера”
На фронтоне здания старейшего в мире Океанографического института в Монако золотыми буквами записаны названия кораблей, совершивших выдающийся подвиг ради служения науке. Рядом с именем русского корвета «Витязь» стоит имя «Челленджера», британского военного корабля водоизмещением 2306 тонн.
«Челленджер» начал свой рейс 7 декабря 1872 года. На его борту находились исследователи во главе с 42-летним профессором Эдинбургского университета, естествоиспытателем Чарлзом Уайвиллом Томсоном.
Корабль пробыл в плавании три с половиной года и прошел 68 890 морских миль. В течение всего этого времени участники экспедиции производили измерения глубин, брали пробы грунта и тщательно записывали результаты наблюдений. Исследователи, в распоряжении которых были самые лучшие инструменты того времени, собрали столь богатый материал, что на его обработку и подготовку к опубликованию потребовался двадцать один год. Пятьдесят объемистых томов заполнили ведущие ученые всех стран научными выводами из материалов этой экспедиции, которая признана классической. Работа «Челленджера» послужила основой для очень многих достижений современной океанографии.
Исследование морских течений
С окончанием второй мировой войны для океанографов наступил золотой век. Развитие военной техники привело к созданию высокочувствительных приборов, таких, как ультразвуковой глубомер – эхолот. Эти инструменты позволили исследователям морей достичь в своей работе невиданной доселе точности. Ученые все больше убеждались в том, что океан – это не однородная масса воды, а некий комплекс из самостоятельных, четко разграниченных водных слоев, каждый из которых отличается специфическим характером своей биологической и физической структуры. Иногда мощные течения, тесно соприкасающиеся друг с другом, движутся в противоположных направлениях.
Американский исследовательский корабль «Атлантис» совершил плавание по Северной Атлантике. Всего 43 метра длины было в стальном корпусе судна, в бурном океане оно было беззащитно, словно ореховая скорлупка. У него был маломощный двигатель, и плыть приходилось большей частью под парусами. Но профессор Колумбус Айзелин и его группа охотно мирились с этим: их окрыляла цель экспедиции – заново произвести исследования мощного океанического течения – Гольфстрим.
Пользуясь системой дальней гиперболической радионавигации – так называемой системой «Лоран», – ученые установили, что Гольфстрим движется неравномерным широким потоком, но часто отклоняется на сотни километров в сторону, в отдельных местах разветвляется на рукава, а кое-где даже течет в обратном направлении. И лишь как сумма всех этих движений воды рождается теплое течение, омывающее берега Европы.
В 1951 году другие американские исследователи, желая испытать японский метод лова глубоководной рыбы – тунца, выбросили в воду тунцовые снасти западнее Галапагосских островов. Удивленно смотрели они на поплавки, скользившие в сторону востока, в то время как Южное экваториальное течение несло их корабль на запад. Океанограф Кромвелл сумел найти подтверждение своей догадки о наличии здесь Экваториального противотечения.
И наконец, советским ученым удалось доказать, что подобные течения существуют и на самых больших глубинах. Четыре раза выходил в район Тихого океана советский исследовательский корабль «Витязь», оказавшийся достойным своего славного имени. Он получил это имя в честь русского корвета, которым в восьмидесятые годы прошлого столетия командовал вице-адмирал Степан Макаровоснов – оположник русской океанографии, один из создателей современных методов изучения океана.
Советские исследователи Тихого океана обнаружили поразительные явления. Они открыли, что на глубине многих километров имеются течения, движущиеся со скоростью 3,5 – 4 километра в час. Сконструированная в Советском Союзе аппаратура для подводных съемок доставила на поверхность фотографии морского дна, сделанные на глубине 10 000 метров. На снимках были видны волноприбойные знаки – точно такие же, какие можно наблюдать в мелкой воде прибрежных зон.
Подводные лавины
Глубинные течения, вгрызающиеся в морское дно, кажутся, однако, медлительными, как улитки, в сравнении с теми потоками, которые низвергаются с подводных круч на глубину многих тысяч метров, достигая порой скорости ста километров в час. В Пуэрто-риканской впадине, как, впрочем, и во многих других глубоководных каньонах, ученые обнаружили на глубине около 8400 метров известковый песок и останки микроорганизмов, которые могли жить только в мелких, освещаемых солнцем прибрежных водах. Советские и американские исследователи с помощью глубинных неводов и так называемых ударных трубок подняли из глубоководных областей океана осадочные породы, которые в виде илистых лавин были с головокружительной скоростью увлечены туда течениями из зон мелководья.
Исследование подводных течений приобрело в наши дни большое практическое значение. Англичане сбрасывают в море радиоактивные отходы из своих ядерных реакторов; другие капиталистические страны также намереваются спускать в глубоководные впадины океанов «атомные отходы» своей промышленности. В результате крупнейшей в истории подводного флота катастрофы, происшедшей с «Трешером» в апреле 1963 года, в океане появилась радиоактивная масса, выделившаяся из расплющенного корпуса судна.
Радиоактивность в море! Глубоководные течения увлекают за собой радиоактивные вещества. Возникает опасность радиоактивного заражения больших пространств океана. Как это предотвратить? Океанографам предстоит найти ответ и на этот вопрос.
Там, где бушует стихия
В Ламонтской геологической обсерватории Колумбийского университета молодой геолог Мэри Тарп работала над составлением карты рельефа дна Атлантического океана. Она вычертила изученный еще восемьдесят лет тому назад Срединно-Атлантический хребет – этот удивительный глубоководный горный массив, который проходит почти через весь океан, деля его на две половины. Внезапно ее внимание привлекло нечто неожиданное: на своем чертеже она увидела проходящую через весь горный хребет продольную трещину, которой здесь не должно было быть. Никто – ни океанологи, ни гидрогеологи – не знал о существовании этой расселины в подводной горной цепи.
Карту Мэри Тарп подвергли проверке. Были сделаны чертежи по записи осциллографа, полученной в результате нескольких тысяч эхолотных промеров. Ученые с удивлением констатировали, что чертежный карандаш Мэри Тарп, в точности следуя этим кривым, вычертил то, чего раньше никто не замечал: пропасть около 2 километров глубиной и 15 – 20 километров шириной. Более чем на 500 километров в длину тянется она через высочайшие горы Срединно-Атлантического хребта. Большой Каньон на реке Колорадо глубиной всего каких-нибудь 1300 метров и длиной не более сотни километров выглядит почти карликом по сравнению с ней.
Никто не подозревал, что открытие расселины в горах на больших глубинах станет первым звеном целой цепи научных сенсаций. Прежде всего, выяснилось, что эта трещина по всей своей длине представляет огромную зону землетрясений в Атлантическом океане. Из года в год срываются с этих подводных круч илистые лавины и со скоростью ста километров в час, а иногда и больше, обрушиваются на покрытое вечным мраком океанское дно. Судно, плавающее в этих местах, качает с такой силой, точно оно наскочило на риф. С других океанов также поступали сообщения о моретрясениях, посылаемые сейсмическими станциями. Зоны всех этих подводных землетрясений находились в углублениях, длинными полосами пересекающих океаны.
В 1957 году всемирно известный ученый, директор Ламонтской обсерватории профессор Морис Юинг опубликовал труд, в котором говорилось о системе глубоководных впадин, опоясывающей весь земной шар. Юинг высказал гипотезу, согласно которой по дну Мирового океана проходит гигантская трещина глубиной приблизительно 3 километра, шириной около 30 километров и длиной более 65 000 километров. Он создал теорию, по которой эта грандиозная трещина, проникающая с океанского дна вглубь континентов, образовалась под действием огромных напряжений земной коры. Глубоководные океанские впадины – весьма неустойчивые участки земной оболочки. Там, на больших глубинах, где оболочка Земли тоньше всего, образуются трещины, мощные потоки лавы вырываются из этих трещин и затвердевают.
Эти предположения и гипотезы побудили океанологов всего мира пуститься в разведку глубоководных каньонов, которая длилась четыре года, и в которой приняло участие около семидесяти экспедиционных судов разных стран. Один только Советский Союз направил двенадцать судов, в том числе дизель-электроход «Обь», исследовавший воды Антарктики, флагман советского научно-исследовательского флота «Витязь», который вёл свои наблюдения в Тихом океане, и построенный в ГДР экспедиционный корабль «Михаил Ломоносов» с советскими и немецкими учеными на борту, а также «Севастополь» и «Полярник», плававшие в северных морях. Этими экспедициями были открыты новые глубоководные вершины и желоба.
Результаты этих поисков подтвердили догадку профессора Юинга. Дно всех морей и океанов действительно расщепляют широкие и глубокие трещины. Вокруг них лежат огромные поля черной лавы, поросшие губками. По обе стороны этой системы подводных желобов вздымаются горы высотой подчас больше Кавказских, которых не видел еще ни один человек. Открытие Мэри Тарп показало, что, даже сидя за чертежной доской, можно иной раз опрокинуть некоторые наши представления о структуре Земли.
Человек наверняка получит совершенно новые сведения о нашей планете, если вырвет у океана его тайны. Многие современные науки обращаются, поэтому к изучению Мирового океана, особенно геология, геофизика, палеогеография, геохимия, палеоклиматология и биология. В морских глубинах надеются они найти ключ к решению своих коренных проблем.
Глубоководный календарь Земли
Во время одного из экспедиционных плаваний «Витязя» советские ученые открыли в центральной части Тихого океана, глубина которого составляет здесь около 5400 метров, подводный вулканический остров. Эхограммы показали, что два вулкана слились на этом затонувшем острове в одну гору, подножье которой имеет примерно тридцать километров в ширину. Вершина горы находится на глубине приблизительно тысячи метров. Гигантские коралловые рифы окружают потухший вулкан.
Советские ученые ведут исследования пробившихся сквозь лаву масс первичной породы, надеясь таким путем установить возраст горы. Открытие этого затонувшего острова подтверждает гипотезу о том, что в центральной части Тихого океана никогда не было сплошного материка, и жизнь в этом районе развивалась на островах, часть которых уже исчезла.
Палеогеографы считают, что исследования отложений на морском дне раскроют нам всю историю Земли с момента образования океанов. Для этих исследований ученые пользуются аппаратами, которые с помощью поршня всасывают в трубку ненарушенную колонку грунта. Изучение содержания таких трубок дало интересные результаты. Там, где глубинные потоки не препятствуют свободному падению осаждающихся частиц, на дне океанов образуются в течение одного тысячелетия гетерогенные слои толщиной от одного до двух с половиной сантиметров.
Отложения тех времен, когда вода была теплой, содержат остатки совсем иных микроорганизмов, чем отложения холодных периодов жизни Земли. Таким образом, изучение останков теплолюбивых и холодолюбивых микроорганизмов позволит сделать важные выводы относительно температуры на Земле в прошедшие эпохи ее существования. Еще большие возможности открывает метод определения возраста глубоководных отложений по количеству содержащихся в них радиоактивных изотопов. Так, например, радиоторий 228 расщепляется через 83 000 лет, и ученые надеются, что анализ содержания этого изотопа в отложениях поможет им познать историю Земли за последние 300 000 лет. А если удастся исследовать калийные минералы морского грунта на содержание в них радиоактивного калия, то мы сумеем проникнуть до самых истоков существования Земли и Мирового океана. Ибо период радиоактивного распада калия 40 равен 1,4 миллиарда лет.
Кладовая пищи и сырья
Сегодня мы пока еще иронически улыбаемся, читая о том, что когда-нибудь меню наших столовых украсят такие блюда, как тушеный электрический скат, фрикасе из морских водорослей в соусе по-голландски, пуддинг из планктона и плоды фукуса в растопленном сливочном масле. Пока что это настраивает, нас на шутливый лад. На самом же деле это вовсе не фантазия и уж, конечно, не анекдот. Известные ученые многих стран утверждают, что Мировой океан – это кладовая продуктов питания людей будущего. Они видят в нем неистощимый источник дополнительных пищевых ресурсов, которые будут в дальнейшем необходимы для удовлетворения нужд быстро растущего населения Земли.
Исследования последних лет, проводившиеся в большом количестве и в широких масштабах, показали, что в наших океанах обитает значительно больше рыбы, чем мы привыкли считать. Моря кишат рыбой даже на очень больших глубинах. Участники датской экспедиции на «Галатее» обычными неводами успешно вылавливали рыбу с глубин до тысячи метров. Основываясь на результатах этих изысканий, американский океанограф
Р. Ревелл сказал: «Тихий океан плодороднее и потенциально продуктивнее, чем материки». Его правоту подтверждает также наличие в морской воде огромных количеств растворенных химических веществ и минеральных богатств, залегающих на дне Мирового океана. Морской грунт местами покрыт так называемыми конкрециями – «сращениями» железа и марганца с другими породами. В этих конкрециях содержится около 200 миллиардов тонн богатых железных и марганцевых руд. Помимо этого, в них содержатся кобальт, никель, медь и другие металлы.
Для разведывания всех этих несметных богатств разрабатывались все новые и новые методы изучения морских глубин: сейсмоакустика, гравиметрия, гидроакустика, гидрооптика, телевидение. Но в первую очередь совершенствовалась техника погружения, осуществлялась давняя мечта человека самому побывать в глубинах морей. Никакая аппаратура не может заменить непосредственных наблюдений под водой. Два американца – профессор Уильям Биб и инженер Отис Бартон – первыми погрузились на большую глубину. Они начали свои опыты в 1930 году.
Путешествие на дно океана
В то время повсюду говорили о группе итальянских водолазов, которые успешно отыскивали на морском дне ценные грузы затонувших судов. Для глубин в 150- 200 метров они пользовались скафандрами – громоздкими стальными сооружениями с автоматической подачей воздуха. Заключенные внутри этих аппаратов, соединенных с судном при помощи кабеля, водолазы были лишены возможности передвигаться. Их задача состояла лишь в том, чтобы по телефону направлять работу грейферов спасательного корабля.
Правда, в конструкции скафандра были предусмотрены шарнирные сочленения, приводимые в движение электрическим током, но все-таки свобода передвижения водолазов, а значит, и диапазон их действия, были ограничены. Максимальная глубина их погружения зависела от прочности панциря на сжатие и составляла примерно 400 метров. Успешное применение тяжелых скафандров навело американского ученого Биба на мысль о создании аппарата, который позволит достигать больших глубин.
Идею построить свой корабль по образцу подводных лодок Биб отверг. При всем совершенстве подводных лодок того времени для погружения на большие глубины они были непригодны. Подводная лодка – это наполненное воздухом пустотелое сооружение, которое, неся в себе тяжелые механизмы, батареи и экипаж, должно, тем не менее, сохранять плавучесть. Поэтому нельзя беспредельно увеличивать толщину стенок ее корпуса, а это значит, что подводная лодка не может выдерживать неограниченное давление и, следовательно, не может погружаться на неограниченную глубину.
Водолазный аппарат Биба и Бартона представлял собой стальной шар, который подвешивался на стальном тросе к специальному судну. Они назвали свой аппарат «батисферой», что означает «глубоководный шар». Позднее он был усовершенствован и получил название «бентоскоп».
15 августа 1934 года Биб и Бартон достигли на своей батисфере рекордной глубины в 923 метра, а в 1949 году Бартон погрузился даже на глубину в 1360 метров. Но при этом они подвергали себя смертельной опасности. При появлении даже самой легкой зыби плавучая база начинает колыхаться на волнах. Движение передается кабелю, а через него – погруженному в воду шару. Из-за качки судна в тросе возникают опасные продольные и поперечные изгибания; пересекаясь друг с другом, они приводят к чрезмерному напряжению троса, так что в любой момент может произойти разрыв. Эта опасность возрастает с каждым метром по мере разматывания троса.
Достигнутые глубины. 1) Биб; 2) Бартон; 3) температура в С; 4) Уо; 5) О. Пикар; 6) Уо; 7) подводные лодки; 8) максимальная глубина погружения якоря; 9) лов донных рыб; 10) максимальная глубина погружения донного трала; 11) Ж. Пикар и Д. Уолш.