Мэтры глубин. Человек познаёт глубины Океана. От парусно-парового корвета «Челленджер» до глубоководных обитаемых аппаратов

С июля по октябрь 1870 года «Покьюпайн» под командой Э.К. Калвера вновь работал в научной экспедиции. На этот раз первые станции выполнили западнее входа в Ла-Манш, спустились вдоль 10° з. д. до северо-западной Испании и шли с работами вплоть до Гибралтарского пролива. Работы продолжили в Средиземном море, перемещаясь вдоль североафриканского побережья, с востока обогнули Сицилию и вернулись в Гибралтар. Самая глубоководная драгировка в Атлантике превысила глубину 1820 метров, а в Средиземном море – 2740 метров. Полученные пробы донной фауны показали, что жизнь на больших глубинах есть и в Средиземном море, но она гораздо беднее жизни в глубинах Атлантики, а в некоторых случаях дно почти безжизненно уже на глубине нескольких сот метров, что и ввело в заблуждение Э. Форбса.

Коллекции, собранные на «Лайтнинге» и «Покьюпайне», поступили в Британский музей, «Лайтнинг» пошел на слом в 1872 году, а «Покьюпайн» был продан в 1883 году и списан с баланса Адмиралтейства.

«Челлендясер»: В. Томсон, Дж. Меррей

Факты о животной жизни на больших глубинах океана, добытые «Лайтнингом» и «Покьюпайном», поражали воображение. Уже несколько столетий назад было очевидно, что нашу планету справедливее было бы называть Океаном, а не Землей, а теперь становилось ясно, что с названием Океан может конкурировать название Жизнь. Через 50 с лишним лет после вышеописанных событий российский академик Владимир Иванович Вернадский (1863–1945) в своей книге «Биосфера» (1926) скажет, что характернейшая и важнейшая особенность земной коры заключается «во всюдности жизни, в захвате ею всякого свободного пространства биосферы». В 60-х – 70-х годах XIX века выяснили, что северная Атлантика на всех глубинах «захвачена жизнью», предстояло лишь узнать, справедливо ли это для всего Мирового океана? Самым эффективным методом решения этой проблемы могла стать кругосветная научная экспедиция, которая попробовала бы «узнать всё о море». Расходы предстояли немалые, но и научные дивиденды могли оказаться солидными, к тому же играл не последнюю роль международный престиж государства, которое возьмет на себя решение этой задачи.

Королевское общество Англии, Адмиралтейство и даже Казначейство выразили формальное одобрение этой идеи в апреле 1872 года, и вскоре в Ширнессе, восточнее Лондона, в устье Темзы, южнее места ее впадения в Северное море, на переоборудование встал трехмачтовый парусно-паровой военный корвет «Челленджер», которому предстояло до конца года «бросить вызов» всем океанам, кроме Северного Ледовитого. «Челленджер» построили в 1858 году: его длина – 69 метров, водоизмещение – 2036 тонн, двигатель – мощностью 400 лошадиных сил с двулопастным винтом, который можно было поднимать, когда судно шло под парусами, из 22 орудий на время экспедиции оставили только два, по штатному расписанию на корвете должны были нести службу 290 человек, но в экспедицию вышло, вероятно, примерно 240 человек. Пространство, освободившееся после удаления орудий из-под палуб, использовали для устройства зоологической и химической лабораторий, темной фотокомнаты и для размещения шести гражданских специалистов. На верхней палубе установили вспомогательный двигатель мощностью 18 лошадиных сил, а над ним, как мост, настелили драгировочную платформу; небольшие промерные платформы разместили возле обоих бортов поблизости от грот-мачты. Три подставки для хранения каната, каждая из которых вмещала 3700 метров скойланного каната, приготовленного для драгирования или траления, были установлены вдоль левого борта. Все эти изменения, которые корвет «Челленджер» претерпел при превращении его в научно-исследовательское судно, были выполнены за полгода, за это же время его снабдили всем необходимым для почти четырехлетнего плавания, в том числе более чем 400 километрами растительного каната разной толщины, от 8-миллиметрового для промеров до 24-миллиметрового для тралений и драгировок.

Капитаном «Челленджера» был назначен Джордж Стронг Нэрс (1831–1915), «чертовски славный парень», опытный моряк, который уже 16 лет плавал на судах с паровым двигателем, но прекрасно знал и работу с парусами. В 1860 году он написал «Морскую практику» для кадетов, которая долгое время была настольной книгой молодых моряков при работе с парусами и канатами. Научным руководителем экспедиции назначили, конечно же, Ч.В. Томсона: за его плечами был опыт работы на «Лайтнинге» и «Покьюпайне». Он родился 5 мая 1830 года на берегу залива Фёрт-оф-Форт, что в юго-восточной Шотландии, и в 16-летнем возрасте начал изучать медицину в Эдинбургском университете, не оставив при этом своего увлечения зоологией, ботаникой и геологией. На третьем курсе покинул университет по причине плохого здоровья, но вскоре уже преподавал ботанику в Абердине, затем перебрался в Корк на юге Ирландии, где в Колледже Королевы получил место профессора естественной истории, затем преподавал зоологию и ботанику в Белфасте и Эдинбурге. То был блестящий педагог, обожаемый студентами, очень демократичный в общении с ними, мастер проведения учебных экскурсий на природе, непременный член жюри цветочных выставок, незаурядный художник, лично иллюстрирующий свои научные публикации.

В. Томсон и «Челлснджер».

Все лето Ч.В. Томсон и Дж. С. Нэрс провели в доках Ширнесса, наблюдая за переоборудованием «Челленджера». Среди массы вопросов, требовавших их совместного решения, был один принципиально важный: чему отдать предпочтение при проведении глубоководных работ – растительным канатам, преимущественно пеньковым, очень громоздким, но с которыми есть опыт работы, или новейшей технологии, а именно стальным тросам, которые в морских экспедициях еще не использовались, но которым, безусловно, принадлежит будущее? Совместное решение было принято в пользу канатов, и «Челленджер» оказался последней крупной экспедицией, которая их использовала: уже в 1877 году пароход Береговой службы США «Блейк» под научным руководством Александра Агассиса имел на борту приблизительно 11 километров стального троса диаметром 0,9 сантиметра с пеньковой сердцевиной для глубоководных тралений и рояльную струну для промера глубин.

Для сбора образцов донной фауны на каменистых грунтах для «Челленджера» изготовили 34 «драги натуралиста» с рамой с максимальным размером 1,4 × 0,38 метра и швабрами, для мягких океанических илов предназначались 22 однобимовых трала, каркасы которых представляли собой две небольшие рамы, соединенные поперечной деревянной перекладиной, или бимом, длиной 3 метра. Планктонные сети были незахлопывающимися, диаметром от 30 до 46 сантиметров. Кроме вспомогательного двигателя для выборки каната при драгировках и тралениях, применялась паровая промерочная лебедка – модифицированная машина «Гидра» для промеров, лотлинь которой представлял собой тонкий растительный канат.

Научная группа, возглавлявшаяся Ч.В. Томсоном, состояла из шести человек – не более 3 % от численности всего экипажа, основную массу которого составляли морские офицеры и матросы, морские пехотинцы разных рангов и юнги первого класса. В состав группы входили художник и секретарь научного руководителя экспедиции Д.Д. Уайлд, натуралисты Джон Меррей, Генри Ноттидж Мозли и Рудольф фон Виллемос-Зум, сменивший Уильяма Стерлинга, химик Джон Янг Бьюкенен, из гражданских лиц, кроме ученых, в экспедиции участвовали лаборант Фредерик Перси и слуга Ч.В. Томсона. Общими любимцами были хромоногий попугай Роберт и огромный черный пес. Годовой оклад Ч.В. Томсона составлял 1000 фунтов стерлингов, Д.Д. Уайлда – 400, остальных ученых – по 200 фунтов стерлингов.

В декабре 1872 года приготовления закончились и «Челленджер», сверкая свежей краской, встречал лордов Адмиралтейства и членов комитета Королевского общества. В офицерской кают-компании за столы сели 60 человек: 21 офицер, шестеро ученых и гости. Поднимались тосты за успех экспедиции, говорили о ее значении для науки, Англии и эпохи, еда была свежей и вкусной, настроение – прекрасным, тосты – веселыми, а напитки – бодрящими.

Из Ширнесса судно перешло в Портсмут, где погода стояла скверная, но 21 декабря 1872 года экспедиция вышла в кругосветное научное плавание и вскоре взяла курс на Испанию. Шторм не утихал, но первую станцию – лиха беда начало – выполнили 30 декабря, и этот день старейший американский ученый Джоел Хедшпес в 1974 году предложил считать днем рождением мировой океанологии. Первые опыты забортных работ были неудачны, и один за другим «блины шли комом»: поломали драгу, подняли драгу с пустым мешком, оторвали мешок. Рождество и Новый год встретили в море, но измотанные качкой ученые и думать не могли о жареном гусе и пудинге с изюмом, приготовленными судовым коком. Ч.В. Томсон решил зайти в Лиссабон, где вся научная группа дружно отправилась в гостиницу отсыпаться. Британский посланник устроил несколько приемов, «Челленджер» посетил король Португалии.

Однобимовый трал “Челленджера”.

12 января 1873 года вышли в море, провели удачное траление на глубине более 1000 метров, прошли Мадейру, Канарские острова, вдоль 20° с. ш. начали пересекать Атлантический океан в западном направлении, встретили саргассовые водоросли, от Сент-Томаса повернули на север, миновали Бермуды, поднялись до Галифакса и вдоль 40° с. ш. вторично пересекли Атлантический океан, миновали Азоры, спустились до Островов Зеленого Мыса, двинулись вдоль экватора в западном направлении и подошли к острову Сан-Паулу, спустились на юг до 40° ю. ш., зашли в Кейптаун, дошли до островов Принс-Эдуард и Крозе и в 1874 году были на юге Индийского океана. После захода на остров Кергелен вдоль 80° з. д. спустились южнее 60° ю. ш., работали среди льдов, но у 81° з. д. встретили паковый лед (многолетний полярный морской лед) и «Челленджер» стал первым паровым судном, пересекшим Южный полярный круг. Из холодных антарктических вод взяли курс на северо-восток и вошли в Бассов пролив между Австралией и Тасманией, зашли в Мельбурн и Сидней, откуда пошли к Новой Зеландии, вошли в пролив Кука, посетили Веллингтон и острова Кермадек, а оттуда на всех парусах полетели в теплые страны: острова Тонга, Фиджи, Новые Гебриды, Филиппины. Новый, 1875-й, год встречали в Гонконге.

Если 1873 год прошел под флагом изучения Атлантического океана, 1874-й – южной части Индийского и юго-западной части Тихого океанов, то весь 1875 год предстояло посвятить Тихому океану. Начали с того, что вновь посетили Филиппины, север Новой Гвинеи и в Японии в порту Йокосука привели «Челленджер» в порядок в сухом доке, после чего приступили к пересечению Тихого океана, как и Атлантики, вдоль 40° с. ш. Посетили Гавайи и Таити и вдоль 40° ю. ш. подошли к Южной Америке, зашли в Вальпараисо и на Новый, 1876-й, год были в Магеллановом проливе. Начался четвертый год экспедиции.

Все очень устали несмотря на многодневные посещения отдаленных островов и стоянки в портах. Ч.В. Томсон не отличался крепким здоровьем, но ни разу не пропустил ни одного траления ни при ярком солнце, ни в шторм, ни при удушливой жаре, ни в леденящем холоде. Постоянные разговоры о тралениях, промерах и их результатах надоели даже хромоногому ветерану экспедиции попугаю Роберту, и он, нахохлившись, кричал из своей клетки, укрепленной на вешалке для шляп: «Ну как, доктор Томсон, член Королевского общества, 2000 сажен вытравили, а дна нет?» Предстоял долгий путь с юга на север через Атлантический океан, но это уже был путь домой. Посетили Фолклендские острова, осмотрели на них залежи графита и угля и сочли разработки их нерентабельными, зашли в Монтевидео, вновь прибегли к рекомендованным М.Ф. Мори курсам и, пройдя на восток вдоль 40° ю. ш., повернули на север, у северо-западной Африки сменили курс на северо-западный и опять вдоль 40° с. ш. пошли на восток, зашли в испанский порт Виго, укрываясь от яростного урагана.

После долгих лет плавания «Челленджер» опять вернулся в Европу. На рейде находились корабли британского флота и среди них – «Дифенс». «Челленджер» узнали, оркестр грянул «Родина, милая родина…», и у бывалых моряков слезы навернулись на глаза. 24 мая 1876 года пришли в Портсмут как раз к 57-летию Королевы Виктории (1819–1901). «Челленджер» пробыл в экспедиции 1281 день (три с половиной года), из них в море – 713, остальные 568 дней – в портах заходов и на островах; за это время он прошел 68 890 морских миль (примерно 125400 километров), выполнив 362 океанологические станции, причем на каждой станции велись работы по разным научным дисциплинам и с разными приборами (промер глубин, траление, измерение температуры и т. д.). Манёвры на станциях проводились под парами, а маршрутные передвижения между станциями – под парусами. Из Англии в экспедицию отправились приблизительно 240 человек, из них 61 дезертировал, один погиб, упав за борт, Рудольф фон Виллемос-Зум умер от рожистого воспаления, капитан Дж. С. Нэрс был отозван из экспедиции в арктическое плавание и его сменил капитан Фрэнк Томсон.

Было проведено 370 измерений глубин океана. Для измерения наибольшей из них – примерно 8200 метров (4475 фатомов) – при работе с растительным канатом ушло два с половиной часа, а со стальным тросом эту работу, конечно же, можно было бы выполнить быстрее. Высказывалось предположение, что в дальнейшем при драгировках ввиду собственного большого веса стального троса может быть использован трос уменьшающегося диаметра: от большего, крепящегося на судне, к меньшему, к которому крепится орудие лова (в XX веке именно такими «хлыстами» и стали работать на глубинах более 6000 метров). Вместе с тем, в прогнозах дальнейшего развития глубоководной океанологии был слышен определенный пессимизм: допустимо, мол, что море может оказаться столь глубоким, что будет невозможно достигнуть его дна при помощи линя из какого бы то ни было материала. На 240 станциях при помощи драг и тралов были получены представители донной фауны, однако глубины их сборов не превысили 6000 метров, и самых глубоководных животных (14 видов фораминифер) добыли при помощи лотовой трубки с глубины 7220 метров у берегов Японии. На 225 станциях провели сериальные измерения температур, собрали 4000 проб планктона. Подводя общие итоги экспедиции, Ч.В. Томсон уверенно и искренне заявил: «Миссия выполнена». Правда, «всё о море» экспедиция не узнала, неизвестно это и через столетие с четвертью… Каждая морская экспедиция узнаёт о море что-то новое, иногда сенсационное, но после «Челленджера» стало ясно, что море – это огромный комплекс различных факторов, взаимосвязи которых столь сложны, что пройдут века, прежде чем человечество полностью разберётся в них.

Предстояло обработать коллекции и наблюдения и изложить результаты этой работы на страницах «Отчетов», заложив тем самым фундамент знаний о Мировом океане. Для этого создали Комиссию по делам экспедиции на «Челленджере», председателем Комиссии назначили Ч.В. Томсона, к этому времени удостоенного Золотой медали Королевского общества и возведенного в дворянское достоинство. Местом штаб-квартиры Комиссии избрали Эдинбург, где на улице Королевы, 32 сняли частный дом под «Офис «Челленджера»». Сэр Вайвил, так теперь стали обращаться к Ч.В. Томсону, написал двухтомный отчет «Путешествие «Челленджера», Атлантика» и приступил к аналогичному отчету по Тихому океану, но с ним случился инсульт, оправившись от которого он отправился в экспедицию, чтобы продолжить свои старые исследования по Фареро-Шетландскому порогу. Но напомнили о себе тяготы экспедиции на «Челленджере»: болезнь не оставляла его, пришлось полностью отойти от дел, а в 1882 году он скончался в возрасте 52 лет.

К этому времени «Отчеты «Челленджера»», великолепные толстенные тома цвета темно-зеленого бутылочного стекла, только начавшие выходить, попали под опеку Дж. Меррея. К 1895 году вышло 50 томов общим объемом 29552 страницы, прекрасно иллюстрированных. На борту «Челленджера» имелся фотоаппарат, который использовали при ландшафтных, этнографических и портретных съемках, но, изображая глубоководных животных в экспедиции и во время подготовки «Отчетов», отдавали предпочтение рисунку. Если на организацию и проведение экспедиции правительство Англии затратило примерно 92000 фунтов стерлингов, то на публикацию отчетов – приблизительно 80000. Таким образом, вклад Англии в 1872–1895 годах в фундаментальную науку об океане равнялся 171000 фунтов стерлингов, что соответствовало 885000 долларов, – сумма более чем крупная для конца XIX века, но и в наше время «Отчеты «Челленджера»» называют «священным писанием глубоководной океанологии». Сэр Эдвин Рей Ланкастер (1847–1929), известный английский зоолог и палеонтолог, сказал: «Ни одна экспедиция не обходилась столь дешево и не обогатила в такой мере наши познания». Почти через 100 лет после странствий «Челленджера» известный американский геолог профессор Института морских ресурсов Университета Калифорнии в Сан-Диего Генри Менард с горечью писал в книге «В неведомых глубинах океана»: «Безмерно было научное значение экспедиции на «Челленджере», и такова же была ее стоимость. Можно полагать, английское правительство пошло на затраты, эквивалентные сметной стоимости бурения дна океана по проекту «Мохол». Этот эксперимент, предложенный в наши дни, обошелся бы столь дорого, что в 1966 году американский конгресс рассудил, что самая богатая страна из всех, какие знала история человечества, не может позволить себе такую роскошь». Экспедиция на «Челленджере» обогатила знания человечества, и большая заслуга в этом принадлежала Дж. Меррею.

Джон Меррей родился в Канаде 3 марта 1841 года, но в возрасте 17 лет перебрался в Шотландию к деду и бабке со стороны матери. Он поступил на медицинский факультет Эдинбургского университета, но, как и Ч.В. Томсон, увлекся естественными науками, физикой, химией и не получил университетского диплома. В 27 лет он ушел в семимесячную экспедицию в качестве хирурга на китобойце «Ян Майен» в северную Атлантику, где доступными ему способами занимался океанологией. В состав натуралистов «Челленджера» он попал чуть ли не в последнюю минуту: один из кандидатов в экспедицию отказался от участия в ней, и на его место взяли Дж. Меррея, который отдал ей больше 20 лет жизни, доведя опубликование научных результатов до конца. Во время экспедиции в 1875 году на острове Рождества в Тихом океане Дж. Меррей обнаружил богатые залежи фосфатов, создал компанию и получил концессию на их разработку. Вскоре правительство Англии получило от компании в виде налогов и отчислений от прибылей больше, чем стоила экспедиция и опубликование ее результатов. Очень загруженный опубликованием 50 томов «Отчетов «Челленджера»», он, тем не менее, на судне «Тритон» в 1882 году уходит на Фарерские острова для изучения порога Томсона, а затем на паровой яхте «Медуза» исследует лохи (заливы, бухты) северо-запада Шотландского нагорья.

Дж. Меррей

В 1910 году состоялась вторая по значимости после «Челленджера» экспедиция Дж. Мерея: вместе с Йоном Йортом на судне «Михаэль Саре» он ушел на четыре месяца в северную Атлантику. Экспедиция имела в своем арсенале комплект автоматически закрывающихся планктонных сетей, собранных в огромную гирлянду, которая буксировалась судном. Только из средних слоев океана добыли 65 видов медуз, из них 16 – новых для науки, обнаружили вертикальные миграции батипелагических животных. Научное содружество Дж. Меррея и Й. Йорта было столь плодовито, что в 1912 году они опубликовали книгу «Глубины океана», экземпляр которой через 22 года побывал в батисфере вместе с Вильямом Бибом на глубине 923 метра. В это же время Дж. Меррей работает над кратким популярным очерком «Моря», который в 1923 году под названием «Океан, общий очерк науки о море» переводится на русский язык. В свои 73 года Дж. Меррей был очень деятелен: планировал исследование канадских озер, встречался с друзьями, играл в гольф, ездил на машине, но в середине марта 1914 года погиб в автомобильной катастрофе.

Не вечен был и «Челленджер». Через два месяца после возвращения из Атлантики он уже принадлежал Береговой охране и стал учебным судном резерва флота, а в конце концов был списан в Чатаме (в устье реки Медуэй, восточнее Лондона) в 1878 году. Там же в 1880 году он был превращен в принимающий блокшив (корпус старого судна, используемый в порту у постоянного причала) и оставался в этом качестве до 1921 года, когда в возрасте 63 лет пошел на слом из-за его медной обшивки. «Челленджер» пережил Ч.В. Томсона и Дж. Меррея.

Носовая фигура «Челленджера».

Нос «Челленджера» украшала раскрашенная деревянная скульптура крестоносца, устремившего свой взор вперед, поверх волн. Она хорошо видна на фотографии судна 1875 года в сухом доке в Японии. Автору этой книги довелось 10 июня 1993 года побывать в Англии в Институте океанографических наук в Вормли за два года до переезда его в Саутгемптонский океанографический центр. Первым, кто встретил меня, был челленджеровский крестоносец, укрепленный на козырьке над входом в институт, вторым – Тони Райс, который знал о «Челленджере» так много, что его можно было принять за участника этой экспедиции.

«Эрондель» и другие, музей «Храм моря»: принц Альберт I Монакский

Ряд царствующих особ или члены их семей оказали заметное влияние на развитие океанологии. Список этот открывает португальский принц Генрих (Энрики), четвертый сын короля Жуана I, получивший после смерти титул Генриха Мореплавателя, организовавший в XV веке морские экспедиции к северо-западным берегам Африки и много сделавший для развития навигации. В XIX веке король Португалии Карлос де Браганса проводил исследования с борта своей яхты «Амелия IV», в XX веке существенный вклад в морскую биологию сделали императоры Японии Хирохито и Акихито. Среди этих особ достойное место занимает Его Светлейшее Высочество Альберт I Монакский (Альберт Оноре Шарль Гримальди (1848–1922)). В 1899 году Альберт I сменил на троне старинной династии Гримальди в Монако, восходящей к 1297 году, своего ослепшего отца, Шарля III. Позже Кусто напишет о нем: «А.О. Гримальди был на любую мерку выдающимся человеком, хотя его положение главы состоятельного княжества и личная скромность мешали этому факту стать явным. Он был известен как «ученый князь» и соединял в одном лице качества щедрого мецената науки и неутомимого исследователя. Богатая прибыль от игорного дома Монте-Карло расходовалась на серьезные морские экспедиции и сотрудничество с виднейшими деятелями науки и культуры того времени».

Принц Альберт I Монакский, «Эрондсль» и «Принцесса Алиса II».

Альберт I родился в Париже и получил классическое образование в лучших школах Парижа и Орлеана. Свою профессиональную карьеру он начал в должности младшего лейтенанта в испанском флоте, где прослужил до 1868 года, затем служил во французском флоте и участвовал во франко-прусской войне 1870 года. В 1884 году Альберт I посетил выставку, посвященную результатам французских глубоководных экспедиций в северо-восточную Атлантику и Средиземное море на судах «Травайер» (1881–1882) и «Талисман» (1883). Его гидом на этой выставке был профессор Альфонс Милн-Эдвардс, сын Анри Милн-Эдвардса – пионера визуальных наблюдений под водой, погружавшегося в открытом шлеме 40 лет назад. Выставка и комментарии произвели на 36-летнего принца незабываемое впечатление, и он до конца дней своих «заболел» наукой об океане, для которой сделал многое. Его первым исследовательским судном стала 200-тонная шхуна «Эрондель», построенная в Англии, в Госпорте, неподалеку от Саутгемптона и Портсмута и приобретенная им в 1873 году.

Шхуна не была приспособлена для глубоководных исследований: две ее мачты несли девять парусов, но парового двигателя не было. Тем не менее начиная с 1885 года «Эрондель» из судна прогулочного превратилась в судно научно-исследовательское. Сначала на ней при помощи поплавков нескольких типов изучались течения северной Атлантики между Азорами, Ньюфаундлендом и Европой, но уже в 1886 году на борту появился «бим-трал А. Агассиса», или ««Блейк»-трал», одна из модификаций которого под названием «трал Сигсби» до сих пор используется на судах Института океанологии Российской Академии наук. Альберт I много сделал для конструирования океанографической техники, и большинство приборов на его судах были оригинальны, но модель донного двубимового трала, впервые примененного американцем А. Агассисом на судне «Блейк» в 1877 году, была столь удачна, что составила исключение. В 1887 году был куплен стальной трос, а в 1888 году с глубины 2870 метров подняли траловую пробу: трос выбирался командой с помощью ручного кабестана, на что потребовалось 20 часов непрерывной работы!