Тонкости образования земной коры

Американское научное судно JOIDES Resolution, принадлежащее международной научной программе IODP (Integrated Ocean Drilling Missions) подняло керн окаменевшей магмы из-под неповрежденной земной коры. На глубине 1,4 км под океанским дном бур вошел в слои габбро - черной породы, образующейся, когда магма попадает в «ловушку» под поверхностью Земли и медленно остывает. Габбро встречался в кернах и раньше, но это - первый случай, когда габбро поднят из-под неповрежденной земной коры.

В программу IODP входят два научных судна - JOIDES Resolution и «Чику», а также несколько научных платформ. Бурение происходило в восточной части Тихого Океана и заняло пять месяцев. «Мы планировали проверить идею, что магматические прослойки должны ближе всего располагаться к поверхности Земли в коре, сформированной с самой большой скоростью поднятия», - сказал Дуг Уилсон из Университета Калифорнии в Санта-Барбара.

Пробу брали там, где дно Тихого Океана формировалось 15 миллионов лет назад в результате Восточного Тихоокеанского поднятия, которое происходило со «сверхбыстрой» скоростью 200 миллиметров в год.

Ученые считают, что им удалось доказать этот тезис. Руководитель экспедиции Дэмон Тигл из Национального Океанографического центра при Университете Саутгемптона считает этот успех самым выдающимся за сорок лет морского глубоководного бурения.

«Осуществление подъема образца глубокого слоя магмы позволит нам сравнить ее с вышележащими лавами, - говорит со-руководитель экспедиции Джефф Альт из Университета Монтаны, - это поможет нам объяснить, как устроена океанская кора - из одного ли слоя застывшей магмы или из параллельных магматических линз. Размер и геометрия этих линз влияют на структуру коры и циркуляцию морской воды сквозь кору.

Это сможет лучше объяснить и такое интересное явление, как «черные курильщики» на дне океана - оазисы, поддерживающие жизнь на больших глубинах.

Морское сверхглубокое бурение имеет богатую предысторию. Например, американцы планировали достичь мантии в районе Гавайев. Скважину у подножия вулкана Мауна-Кеа собирались пробурить глубиной 4,5 км, но остановились на отметке в 3 км из-за огромных температур. Кроме того, в США с конца 70-х и до конца 90-х годов работала программа Deep Sea Drilling Project, специально для которой построили судно «Гломар Челленджер».

Российские ученые тоже принимали участие в этом проекте. Россия (СССР) участвовала в работе проекта с его основания, однако после 72-го рейса «Гломар Челленджера» из-за ввода советских войск в Афганистан по личному указанию Рейгана советских ученых отстранили от проекта. Сотрудничество возобновилось в 1991 году. Но уже через год из-за неразберихи в стране и отсутствия финансирования Россия снова вышла из проекта. Японские ученые сейчас тоже начали работы по своему проекту. Они планируют дойти до мантии, используя научное судно «Чику», которое также относится к программе IODP, и даже надеются получить с этого слоя керн с образцами.

Планктон тормозит на любой свет

По некоторым подсчётам, около 97% информации, поступающей в человеческий мозг, приходит от зрительного анализатора. И очень сложно представить, как умудряются выживать организмы, обладающие самыми примитивными фоторецепторами, которые и анализаторами-то назвать нельзя. Тем не менее, их вполне достаточно для фототаксиса – феномена направленного движения к свету, обеспечивающего миграцию различных животных, среди которых и зоопланктон.

На примере представителей последнего – личинок нереид, Арендт Детлев и его немецкие коллеги-зоологи объяснили всему миру и учителям биологии механизм движения к свету.

Органы зрения личинок червя Platynereis dumerilii представлены парой примитивных «протоглазков», состоящих всего из двух клеток – светочувствительной и пигментной. Ещё Чарльз Дарвин предложил отсчитывать эволюцию органа зрения именно с такой самодостаточной формы.

Хотя пигментной называется лишь одна из двух клеток этого примитивного глаза, пигменты есть и в той, и в другой. Светочувствительные клетки содержат светочувствительный пигмент, возбуждаемый фотонами определенной длины волны. А пигментные – пигмент черный, который поглощает весь падающий на него свет, тем самым защищая светочувствительный пигмент от выгорания и от действия рассеянного света.

На базе такой простой системы природа и создала всё известное многообразие глаз, увеличивая количество клеток, добавляя новые пигменты, чувствительные к свету разных длин волн, совершенствуя электропроводящую систему, анализирующую часть, и, безусловно, оптику и взаимное расположение клеток. Это позволяет некоторым членистоногим не просто видеть в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазонах, но даже различать угол поляризации света.

Личинки нереид похвастаться сложной организацией тела не могут. У них даже не сформировалась нервная система, позволяющая посылать управляющие сигналы к единственным органам движения – ресничкам, расположенным по бокам тела. Работа Детлева и его коллег наполняет название органов движения новым смыслом.

В отсутствии нервной системы глазам приходится брать командование ресничками на себя.

Детлев и соавторы публикации в Nature «вспомнили», что миграция большинства морских примитивных животных к свету идет «по спирали» – точнее, геликоиду. Отчасти поэтому ученые отказались от традиционной схемы исследований – «выжечь глаза, посветить и посмотреть что получится» – и для начала записали на камеру движение здоровой особи и ток воды, возбуждаемый движением её ресничек.

Выяснилось, что за счёт неравномерно распределяемого между передними и задними ресничками усилия, личинка все время поворачивает в сторону. В результате нереида не может далеко уплыть, а кружится на одном и том же месте. Только в отличие от танка с подбитой гусеницей, она ещё и вертится вокруг своей оси – за счёт той же неравномерности усилий. Потому движется нереида не по кругу, а по поверхности сферы; в пределах этой сферы и остаётся животное.

Но стоит посветить в один из двух протоглазков, как реснички с этой стороны существенно замедляют свой биение.

В результате личинка спрямляет свою линию движения, постепенно продвигаясь к свету. Грубо говоря, двигаться в определённом направлении нереиде позволяет педаль тормоза, а не газа. Притом тормозной сигнал от глаза уходит не в какие-то нервные центры, а сразу на ресничку – благо она расположена непосредственно у светочувствительного органа.

Ученым даже удалось воспользоваться полученной моделью для расчета фототаксиса хламидомонады, обладающей только одним «глазком» и одним жгутиком. Модель показала себя во всей красе, в точности повторив наблюдаемое движение одноклеточного.