Чёрное море кажется привычным и обжитым: пляжи, курорты, грузовые порты. Но стоит опуститься глубже двухсот метров, и начинается мир, который правильнее было бы назвать химической аномалией. Огромный водоём, сопоставимый по объёму с несколькими морями, почти на девяносто процентов состоит из воды, в которой нет кислорода, зато растворён сероводород — вещество, знакомое каждому по запаху тухлых яиц. Именно из-за этого слоя учёные и называют Чёрное море бомбой замедленного действия. И на то есть конкретные научные основания.
Два моря в одном
Чёрное море уникально своей стратификацией. Верхний слой — примерно до глубины 100–150 метров — насыщен кислородом и населён жизнью. Ниже располагается зона, где кислорода нет вовсе, а сероводород присутствует в концентрациях, смертельных для большинства организмов. Граница между этими слоями называется хемоклином, и она чрезвычайно тонка — переход от кислородной среды к сероводородной происходит на протяжении всего нескольких десятков метров .
По оценкам исследователей, около 87% объёма Чёрного моря заполнено водой, содержащей сероводород . Это один из крупнейших в мире резервуаров этого газа в природной среде. И, что принципиально важно, граница бескислородной зоны не статична: она медленно, но поднимается.
Откуда взялся сероводород
Происхождение сероводорода в Чёрном море — вопрос, который занимал учёных больше века. Существует несколько объяснений, и они не исключают друг друга.
Первое — биологическое. В бескислородной толще работают сульфатредуцирующие бактерии. Они восстанавливают сульфаты, содержащиеся в морской воде, до сероводорода, используя органическое вещество в качестве источника энергии. Это медленный, но непрерывный процесс, который идёт миллионы лет.
Второе — геологическое. Чёрное море — замкнутый бассейн с ограниченным водообменом. Средиземноморская вода поступает через Босфор тонким нижним течением, а пресная вода рек — Дуная, Днепра, Днестра — образует мощный верхний слой. Эта стратификация препятствует вертикальному перемешиванию: тяжёлая солёная вода не поднимается вверх, а лёгкая пресная не опускается вниз. В результате глубинные воды «запираются» на тысячи лет, теряют кислород и накапливают продукты анаэробного разложения.
Третье — историческое. Около 7,5 тысячи лет назад Чёрное море было пресноводным озером. Когда средиземноморские воды прорвались через Босфор, солёная вода заполнила котловину и легла на дно, отрезав глубины от атмосферного кислорода. С тех пор сероводород накапливался в этой изолированной среде .
Почему это называют «бомбой»
Метафора взрывоопасности возникает не из-за того, что сероводород сам по себе взрывоопасен в воде — в растворённом виде он не детонирует. Речь о другом: о масштабах и о том, что может произойти при нарушении сложившегося равновесия.
Сероводород токсичен. В концентрациях, которые присутствуют в глубинных водах Чёрного моря, он убивает всё живое. Если по какой-то причине граница бескислородного слоя резко поднимется к поверхности, морская экосистема в верхних слоях будет уничтожена. Именно это и называют «взрывом» — не физическим, а экологическим.
Насколько реален такой сценарий? Учёные обсуждают его десятилетиями. Одни указывают на то, что верхняя граница сероводородного слоя уже поднялась по сравнению с серединой XX века. Другие подчёркивают: процесс медленный, и паниковать рано. Но и те, и другие согласны, что равновесие хрупкое.
Что может нарушить равновесие
Здесь начинается самое тревожное. Чёрное море — не изолированная лаборатория. На него влияют климат, реки, хозяйственная деятельность и глобальные процессы.
Изменение климата меняет температуру воды и характер циркуляции. Более тёплые зимы означают менее интенсивное перемешивание в холодное время года, когда верхние слои охлаждаются, становятся тяжелее и опускаются вниз, неся кислород в глубины. Если этот механизм ослабевает, кислородная зона сжимается, а сероводородная расширяется.
Реки, впадающие в Чёрное море, несут не только пресную воду, но и биогенные вещества — азот и фосфор из удобрений, сточных вод и промышленных стоков. Их избыток вызывает эвтрофикацию: бурное цветение водорослей, отмирание биомассы, разложение которой поглощает кислород. В придонных слоях это может приводить к локальному образованию сероводорода даже выше основной границы.
Наконец, дно Чёрного моря хранит огромные запасы газовых гидратов — соединений метана с водой, существующих при низких температурах и высоком давлении. Их стабильность зависит от температуры и давления. Если глубинные воды прогреются, гидраты могут разложиться, высвобождая метан — парниковый газ, который в перспективе способен усилить потепление и запустить цепную реакцию.
Что говорят исследования
Научные работы последних лет не дают однозначного ответа на вопрос «когда рванёт». Но они фиксируют тревожные тенденции. Исследования показывают, что верхняя граница сероводородной зоны в Чёрном море действительно колеблется, и в отдельные периоды она поднималась ближе к поверхности, чем обычно. Причины этих колебаний до конца не ясны: они могут быть связаны и с климатическими циклами, и с антропогенной нагрузкой.
Отдельная проблема — недостаток данных. Чёрное море изучено неравномерно: прибрежные воды — относительно неплохо, глубины — куда хуже. Для понимания динамики сероводородного слоя нужны долговременные наблюдения, а их систематически ведут далеко не все причерноморские страны. Политическая ситуация в регионе тоже не способствует международному сотрудничеству в этой сфере.
Бомба или нет?
Слово «бомба» — сильная метафора, и учёные используют её осторожно. В строгом смысле Чёрное море не взорвётся. Но оно может «перевернуться» — в том смысле, что слои перемешаются, и сероводород окажется там, где сейчас живут рыбы, моллюски и водоросли. Последствия такого сценария для экосистемы и для людей, зависящих от моря, будут катастрофическими.
Однако вероятность подобного сценария в обозримом будущем оценивается как низкая. Чёрное море существует в нынешнем виде тысячи лет, и его стратификация — не случайность, а устойчивое состояние системы. «Бомба замедленного действия» — это не пророчество конца, а напоминание о том, что экосистема, которую мы считаем привычной и незыблемой, на самом деле держится на тонком балансе. И баланс этот зависит от климата, рек, хозяйственной деятельности и от того, насколько внимательно мы готовы наблюдать за тем, что происходит в глубинах.
