Глубоководные впадины Земли являются одними из наименее исследованных мест на Земле, поскольку к ним очень трудно получить доступ, они черные как смоль, а давление чрезвычайно высокое. Поэтому сбор образцов и проведение надежных измерений процессов, которые регулируют круговорот органического материала в глубине, затруднены.

Однако в последние годы исследователи из Датского центра исследований Хадала (HADAL) при Университете Южной Дании провели ряд экспедиций в глубоководные впадины.

Они разработали и применили сложных подводных роботов, и они продемонстрировали в нескольких опубликованных исследованиях, что крутые глубоководные траншеи накапливают различные материалы, включая органический углерод, который оказывается на дне траншей.

Таким образом, дно глубоководной впадины может стать настоящей точкой осаждения микробных форм жизни, которые преобразуют материал.

Углерод накапливается в траншеях

В трех недавних исследованиях исследователи сообщают, что трудноразлагаемый органический углерод, включая так называемый черный углерод, накапливается в больших количествах на дне траншей.

Черный углерод состоит из частиц, образующихся при сжигании ископаемого топлива, древесины и лесов; деятельность, которая также приводит к выделению CO2. Таким образом, наличие сажи является показателем степени сжигания ископаемых. Сами частицы также могут способствовать потеплению, поскольку они переносятся ветром и погодой в районы, покрытые льдом, например, в полярные регионы, где они оседают на льду и снегу, увеличивая поглощение тепла и, следовательно, таяние.

"И теперь мы видим, что большое количество черного углерода оказывается на дне глубоководных впадин", - говорит Ронни Н. Глуд, профессор и руководитель Датского центра исследований Хадала.

Образцы с глубины более шести километров

Более конкретно, исследовательская группа подсчитала, что каждый год в глубоководном районе Хадал накапливается где-то от 500 000 до 1 500 000 метрических тонн черного углерода; это часть морского дна, которая лежит на глубине более шести километров.

Для сравнения, при сжигании ископаемого топлива ежегодно выбрасывается 6 600 000-7 200 000 метрических тонн сажи.

Исследователи основывают свои расчеты на образцах отложений, которые они извлекли из различных глубоководных впадин глубиной более шести километров и, таким образом, являются частью царства хадал. Зона хадал занимает 1% морского дна.

На глубине осаждается не только непропорционально большое количество черного углерода; то же самое происходит и с другими устойчивыми, трудно разлагаемыми углеродами. Фактически, исследования показывают, что каждый квадратный метр в центральных частях глубоководной впадины содержит в 70 раз больше устойчивого углерода по сравнению с глубоководьем в целом.

"Хотя зона хадала составляет лишь очень небольшую часть морского дна, здесь хранится непропорционально больше углерода, чем в глубоководье в целом", - говорит Ронни Н. Глуд. "Таким образом, несмотря на то, что глубокие впадины имеют относительно высокий микробный оборот, зона хадала и глубоководные впадины являются незамеченными резервуарами накопленного углерода и, таким образом, представляют собой часть глобального углеродного цикла и противодействуют скорости, с которой CO2 накапливается в атмосфере".

Исследователи не могут с уверенностью сказать, откуда берется содержание отложившегося углерода в глубоководных траншеях; эта работа все еще продолжается.

Море как свалка

Но черный углерод может быть результатом сжигания ископаемого топлива в близлежащих странах, таких как Новая Зеландия, Австралия и Чили, в результате чего черный углерод уносится ветром в море.

Эта гипотеза согласуется с тем фактом, что содержание черного углерода является самым высоким в траншеях, расположенных близко к промышленно развитым странам, в то время как траншеи, расположенные близко к менее промышленно развитым странам, таким как Папуа - Новая Гвинея, имеют более низкое содержание черного углерода. Однако такие факторы, как направление ветра, океанские течения или лесные пожары, могут нарушить такие отношения.

По словам Ронни Н. Глуда, глубоководные траншеи действуют как зоны залежей органического материала. Этому процессу способствуют частые землетрясения, которые характерны для систем хадал.

Землетрясения уносят большое количество материала в самые глубокие части траншей и погребают его в бескислородных отложениях. Здесь материал будет накапливаться веками и тысячелетиями.

Таким образом, может возникнуть вопрос, подходят ли глубоководные траншеи для хранения углерода?

"Человек всегда использовал море и морские глубины в качестве свалки под предлогом того, что он "с глаз долой, из сердца вон". Но сегодня мы знаем, что это неправда. Океан, богатый жизнью, и его биологические и биогеохимические процессы важны для функционирования земного шара — это также относится к впадинам Хадал", - говорит Ронни Н. Глуд.

Другие материалы попадают в глубоководные траншеи

Тот факт, что искусственный, упругий, трудноразлагаемый органический материал (частично из-за сжигания ископаемого топлива) достигает дна наших самых глубоководных впадин, не удивляет Ронни Н. Глуда.

"В прошлом считалось, что глубоководные впадины были пустынны и лишены жизни, и что на них не влияло то, что происходило на поверхности. Отсюда и название "хадал", которое происходит от названия царства Смерти в греческой мифологии (АИД)", - говорит он.

"Сегодня мы знаем, что траншеи хадал имеют богатую и разнообразную жизнь, динамичны и очень разнообразны, и что материал с суши и поверхности проникает в их недра — к сожалению, это также включает пластик и загрязняющие вещества. Например, ранее мы продемонстрировали, что отложения хадала содержат удивительно высокие уровни ртути".

Результаты исследований опубликованы в журнале Geophysical Research: Biogeosciences, Communications Earth & Environment и Geochemistry, Geophysics, Geosystems.