В западной части Тихого океана обнаружена уникальная гидротермальная система с мощными выбросами водорода

Гидротермальная активность и распределение трубных скоплений на субдуцирующей плите возле желоба Муссау. Автор: IOCAS

Гидротермальные системы, производящие водород в глубоководных районах океана, встречаются редко, но играют ключевую роль в понимании внутренних процессов Земли и условий, которые могли способствовать возникновению жизни. Учёные из Института океанологии Китайской академии наук (IOCAS) обнаружили мощную водородную гидротермальную систему на дне западной части Тихого океана, что открывает новые возможности для изучения процесса серпентинизации — химической реакции богатых железом и магнием пород с водой, в результате которой образуются серпентиновые минералы и выделяется водород.

Гидротермальное поле Куньлунь — тектонически активная зона примерно в 80 км к западу от желоба Муссау на Каролинской плите — состоит из 20 крупных подводных впадин (некоторые превышают 1 км в диаметре), сгруппированных вместе, как трубные скопления — вертикальные или круто наклонённые цилиндрические структуры, по которым жидкость или газ поднимаются из недр Земли.

Система была исследована с помощью пилотируемого батискафа «Фэньдоучжэ». В ходе исследований обнаружены богатые водородом жидкости и обширные карбонатные образования, расположенные ниже глубины карбонатной компенсации. Результаты исследования опубликованы 8 августа в журнале Science Advances.

«Система Куньлунь выделяется исключительно высоким потоком водорода, масштабами и уникальной геологической обстановкой», — отметил профессор Сунь Вэйдун, ведущий автор исследования. «Она показывает, что серпентинизация с выделением водорода может происходить вдали от срединно-океанических хребтов, что бросает вызов давним представлениям».

Используя передовую подводную рамановскую спектроскопию, учёные измерили концентрацию молекулярного водорода в диффузных гидротермальных флюидах — 5,9–6,8 ммоль/кг. Хотя сами флюиды умеренно тёплые (менее 40°C), геохимические маркеры указывают на гораздо более высокие температуры в недрах — достаточные для образования доломита, что свидетельствует об интенсивном взаимодействии флюидов с породами глубоко под морским дном.

На основе картографирования зоны разгрузки и анализа скорости потока, годовой выброс водорода в поле Куньлунь оценивается в 4,8 × 10¹¹ моль/год, что составляет не менее 5% от глобального абиотического выброса водорода со всех подводных источников — значительный вклад для одной системы.

Геологические особенности — включая крутостенные кратеры, напоминающие кимберлитовые трубки, взрывные брекчиевые отложения и слоистые карбонатные структуры — позволяют предположить, что гидротермальная активность развивалась поэтапно: сначала газовые извержения, затем продолжительная циркуляция гидротермальных растворов и отложение минералов.

«Особенно интригует её экологический потенциал», — сказал профессор Сунь. «Мы наблюдали здесь разнообразные глубоководные формы жизни — креветок, лобстеров, актиний и трубчатых червей — виды, которые, возможно, зависят от хемосинтеза, основанного на водороде».

Это открытие предоставляет естественную лабораторию для изучения связи между выбросами водорода и возникновением примитивной жизни. Щелочные, богатые водородом флюиды, подобные тем, что обнаружены в Куньлуне, считаются аналогами химической среды ранней Земли.

Гидротермальная система Куньлунь не только расширяет наши знания о глубоководных водородных процессах, но и открывает новые перспективы для поиска неиспользуемых подводных ресурсов водорода, отметили исследователи.

Дополнительная информация: Lianfu Li et al, A large intraplate hydrogen-rich hydrothermal system driven by serpentinization in the western Pacific: Kunlun, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx3202

Источник: Chinese Academy of Sciences