Советское экспедиционное судно «Витязь». Исследования, выполненные во время экспедиции на этом судне (начиная с 1949 г.) - важнейшая веха отечественной и мировой океанологии

Большое значение для изучения дна океана имело изобретение эхолота. Наиболее эффективное применение нового способа измерения глубин было осуществлено на немецком судне «Метеор», проводившем океанологические исследования в Атлантическом океане (1925 - 1927). Эхолот позволил во много раз увеличить производительность промерных работ, и знания о подводном рельефе стали возрастать с необычайной быстротой.

Второй этап истории изучения океана, от плаваний «Челленджера» до начала второй мировой войны, характеризуется переходом от описаний к исследованию в океане. В таком переходе весьма значительную роль играла молодая советская океанология. В 1921 г. В. И. Ленин подписал декрет о создании Плавучего морского научного института (Плавморнин), в состав которого вошли главным образом профессора Московского университета.

Структура института была комплексной, в нем были заложены основы всех направлений современной отечественной океанологии. Морской базой Плавморнина служил первенец советского исследовательского флота «Персей» - небольшая деревянная парусно-паровая шхуна с четырьмя лабораториями и научным составом в 16 человек. Несмотря на скромные возможности этого судна, его экспедиции были блестящей школой почти для всех выдающихся советских океанологов старшего поколения (Н. Н. Зубов, Л. А. Зенкевич, В. А. Богоров, В. В. Шулейкин, В. С. Буткевич, Е. М. Крепе и др.). В результате исследований «Персея» наука обогатилась выдающимися работами: динамический метод расчета течений Н. Н. Зубова, количественные методы изучения бентоса (Л. А. Зенкевич) и планктона (В. Г. Богоров) и т. п. Сотрудником Плавморнина Н. Н. Зубовым в то время был введен в научную литературу термин «океанология», что предусматривало приход на смену океанографическим, описательным работам исследований взаимодействия явлений и процессов в океане.

В результате большого размаха океанографических работ стали совершенствоваться методы изучения океана, появляться обобщающие сводки и, главное, новые идеи. Из новых методов отметим определение магнитного поля с немагнитного судна «Карнеги» (1909 - 1929), применение геофизических приборов для измерения силы тяготения с подводной лодки, осуществленное в 1923 - 1932 гг. голландским ученым В. Мейнесом, внедрение накануне второй мировой войны эхолотов-самописцев, первые попытки фотографирования морского дна, сделанные Юингом в 1940 г.

Обобщением знаний о рельефе морского дна стали многочисленные карты. В 1904 г. под руководством принца Монакского Альберта I в Монако была составлена Генеральная батиметрическая карта океанов на 24 листах в масштабе 1:10 000 000. В основу карты было положено 18 400 измерений глубин. Второе издание карты вышло в 1927 г., третье - в 1936 г. В довоенные годы были изданы и другие карты по отдельным районам Мирового океана. Наиболее подробной для Атлантического океана была карта, изданная после работ «Метеора» Т. Штоксом (1935 г.). Для Тихого океана Гидрографической службой США были изданы обзорные батиметрические карты разного масштаба. Батиметрические карты позволили рассмотреть вопрос о соотношении ступеней глубин в океанах, определить среднюю глубину океана. Первая кривая соотношения глубин была составлена Лаппараном в 1883 г. Более точную гипсографическую кривую в 1933 г. вычислил Э. Коссина. Эта кривая в общих своих чертах остается верной и по сей день. По гипсографической кривой можно уже было сделать выводы об основныхморфоструктурах дна океана. На ней показаны шельф, материковый склон, глубоководные желоба, ложе океана.
Исходя из особенностей распределения глубин по гипсографической кривой, Траберт высказал мысль о коренных различиях в геологических структурах дна океана и морей. Возникло представление о древности и постоянстве (перманентности) океанов, которое было особенно популярно у американских геологов.

С другой стороны, большой популярностью пользовалась гипотеза Зюсса о возникновении, углублении и расширении океанов за счет погружения древней суши вследствие остывания и сжатия земного шара. Из этого следует, что принципиальной разницы в геологическом строении океанических впадин и материков нет. Эта точка зрения поддерживалась и отечественными геологами А. Д. Архангельским, Н. С. Шатским и многими другими. Л. Коберс, поддерживая выводы Э. Зюсса, считал, что высота океанического дна и материков определяется силами изостатического выравнивания.

Изучение географического распространения растений и животных на материках и островах наводило на мысль о возможном единстве последних в геологическом прошлом. Впервые в 1846 г. Фобе выдвинул гипотезу о существовании былых континентальных связей в виде «мостов» суши, т. е. перемычек между континентами. Более того, биогеографические данные служили одним из подтверждений гипотезы раздвижения (дрейфа) материков, выработанной, как известно, наиболее полно А. Вегенером в 1922 г. Идея о существовании в прошлом единого материка и об образовании Атлантического океана в результате отхода Евразии от Америки высказывалась еще в 1858 г. Сандре и Пеллигрини, а в 1908 г.- Тейлором и Бейкером, но наиболее полно и последовательно гипотезу о дрейфе континентов разработал А. Вегенер. В 30-е годы нашего столетия эта гипотеза пользовалась большой популярностью, а затем в 40-х годах и после второй мировой войны ее полностью отвергли, более того, ее не стали принимать всерьез и высмеивали.

Ни одна из гипотез, выдвинутых в довоенные годы, не могла удовлетворительно объяснить происхождение океанических впадин. Ф. Шепард, подводя итоги результатов изучения океана, в своей книге «Геология моря» (изданной в США в 1948 г.) пишет: «По-видимому, наиболее разумно оставить вопрос о происхождении океанических впадин на этом дискуссионном этапе, заметив, что он так же далек от определенного решения, как и вопрос о происхождении Земли». Более определенны в довоенные годы были представления о генезисе водной массы океана и происхождении органической жизни в нем. Уже в 30-40-х годах XX в. поддержкой большинства ученых пользовалась теория А. И. Опарина о возникновении жизни в океане. Рождение этой теории, естественно, предопределено огромным количеством и океанских биологических исследований, и изучением палеонтологами остатков древних организмов в морских отложениях континентов. Теория А. И. Опарина разрабатывается и уточняется и в наши дни.

Относительно генезиса морской воды большинство исследователей, исходя из теории Канта - Лапласа, придерживались почти полностью отвергнутых в настоящее время взглядов о конденсации воды на поверхности Земли по мере остывания планеты.

Первое крупное плавание после второй мировой войны совершила шведская океанографическая экспедиция на судне «Альбатрос» под руководством Ганса Петтерсона. С этого плавания 1947 - 1948 гг. начинается третий этап изучения, длившийся до 1957 г. - начала Международного геофизического года. Послевоенные экспедиции отличаются гораздо большей оснащенностью техническими средствами. Уже на «Альбатросе» впервые с успехом была применена длинная грунтовая поршневая трубка конструкции Кулленберга. В различных экспедициях широко использовались геофизические методы. Особенно следует отметить цикл геофизических исследований в Атлантике, проведенный под руководством Юинга сотрудниками Ламонской геологической обсерватории (США). Все послевоенные экспедиции были снабжены эхолотами-самописцами, которые непрерывно совершенствовались и достигли весьма большой точности. Непрерывноеэхолотирование в сочетании с новыми методами определения места судна в океане резко увеличило информацию о рельефе океанских впадин.

Усовершенствовались, естественно, и приборы для гидрологических, биологических видов исследований, что также дало немедленный эффект. Одна из первых послевоенных экспедиций на датском судне «Галатея» (1950 - 1952), занимаясь драгированием дна в районе глубоководных океанских желобов, открыла новые виды животных - аналогов ископаемых организмов. {mospagebreak}

Подводная исследовательская лодка «Пайсис», способная опускаться на глубину до 2 тыс. м. Такого рода подводные аппараты - мощные средства изучения морских организмов, свойств воды, геологии и рельефа дна

Нужно отметить, что в первые послевоенные годы особенно большое внимание уделялось изучению глубоководных желобов, о которых до 40-х годов почти ничего не было известно. Но уже в 50-е годы была открыта сложная система глубоководных желобов - этого совершенно уникального феномена океана, понимание генезиса которого - несомненный ключ к познанию происхождения океанических впадин.

Исключительно важное место в изучении глубоководных желобов занимают исследования советских ученых на экспедиционном судне «Витязь». Исследования этого корабля - важнейшая веха не только в отечественной, но и в мировой океанологии. Он начал свои работы в Тихом океане в 1949 г. Тогда это был один из самых больших и самый совершенный по оборудованию океанологический корабль (водоизмещением 5,5 тыс. т, 13 лабораторий, 70 научных сотрудников на борту). «Витязем» сделано более 60 научных рейсов, во время которых собраны сотни проб донных колонок, образцов фауны, проб воды, открыты максимальные глубины океана, открыты не только многие новые виды животных, но даже и новый их тип - погонофоры. Исследования на «Витязе» послужили основой для создания крупных монографических сводок, и, прежде всего, многотомного труда сотрудников Института океанологии имени П. П. Ширшова АН СССР «Тихий океан», издание которого завершено в 1974 г.

В 1955 г. в Южном океане начала работать морская Антарктическая экспедиция АН СССР на исследовательском судне «Обь», позволившая собрать обширнейший материал по Приантарктическому району. Эти материалы были обобщены в монографических изданиях «Атласа Антарктиды».

Однако в области теории этот период не принес кардинальных идей о происхождении океанических впадин. По-прежнему противоборствуют две основные точки зрения. Согласно одной, океаны - древние, постоянно существовавшие образования; согласно другой, океаны молоды и образовались на месте суши. Конечно, эти старые гипотезы были сильно модернизированы в соответствии с новыми данными.

В то же время изменились взгляды на генезис океанских вод. В 1951 г. В. Руби (США) представил ряд доказательств, поддерживающих предположение об образовании гидросферы в процессе дифференциации мантии Земли. Затем эта идея была развита и обоснована А. П. Виноградовым, и в настоящее время ее разделяет большинство исследователей океана.

С 1957 г. начинается четвертый этап в изучении океана. Он связан с исследованиями, проводимыми по программам Международного геофизического года и Международного геофизического сотрудничества. В этот период изучение океана приобретает очень широкий размах, работы ведутся различными странами, и прежде всего СССР и США, по согласованным планам; происходит интенсивный обмен материалами, результатами исследований. В этот период создаются различные международные организации по координации исследований в океане. Так, в 1961 г. была организована Межправительственная океанографическая комиссия (МОК) в составе ЮНЕСКО. Международные исследования концентрируются по отдельным районам (например, Фарерско-Исландский порог) или отдельным проблемам («Тропический эксперимент» и др.). Невозможно перечислить хотя бы часть экспедиций, ибо ежегодно их бывает более десятка. Важно отметить, что происходит дальнейшее усовершенствование методов работы и оборудования, применяемого при исследованиях. Результаты не замедлили сказаться.

Важнейшим событием в изучении океана является открытие в конце 50-х годов единой планетарной системы срединных океанических хребтов (Юинг и Хизен, 1956; Менард, 1958). По мере сбора и систематизации данных о строении и природе срединно-океанических хребтов большинству геологов и геофизиков становится ясно, что эти структуры образуются и развиваются под действием процессов, происходящих в глубинах мантии Земли. Исследования конца 50-х - начала 60-х годов, особенно изучение срединных океанических хребтов и магнитных аномалий в их зоне, привели к рождению новой концепции - «глобальной тектоники плит», которая на новом уровне возрождает гипотезу Вегенера (Диц, 1961; Ф. Вайн, Д. Мэттьюз, 1963). Ныне эта гипотеза в преображенном виде совершает триумфальное шествие по миру, и многие исследователи посвящают памяти Альфреда Вегенера свои книги о «глобальной тектонике плит» (Сорохтин, 1974). Мобилистских взглядов в настоящее время придерживается большинство зарубежных морских геологов и геофизиков. Популярна она и в нашей стране.

В 1961 г. начали проводиться работы по проекту «Мохол», предусматривающие бурение сквозь толщу земной коры до границы с верхней мантией. Первая скважина была пробурена в Тихом океане у о. Гваделупа. С 1968 г. начало работать первое специальное океанское буровое судно «Гломар Челленджер».