Возникновение резкого кислородного минимума на нескольких десятках или сотнях метров под поверхностью моря в открытом океаническом бассейне (в отличие от замкнутого Черного моря) — факт совершенно необычный, парадоксальный. «Причины этого кислородного дефицита, — пишет известный немецкий океанограф Шотт, — еще не ясны», несмотря на ряд исследований, в частности на обстоятельные работы Сеймура Сьювелла, члена английской экспедиции на судне «Мабахис».
То, что мы знали об Аравийском море, подтвердилось и в нашем рейсе. Начиная с 6° северной широты и дальше на север и на восток наши гидрохимики находили очень бедное содержание кислорода в подповерхностных слоях моря. На этой станции бедный кислородом слой (менее 1 мл на литр воды) начинается на 600 метрах и доходит до 1000-метрового горизонта. На 8° северной широты кислородный дефицит начинается с 500 метров. На 9°30′ уже со 125 метров. Еще полтора градуса севернее на глубине 150 метров было всего 0,26 мл кислорода на литр воды. У Бомбея почти полное отсутствие кислорода иногда начинается уже с 50 метров и распространяется до 1000 метров.
Резкий кислородный дефицит в подповерхностных слоях был обнаружен почти по всему Аравийскому морю, а также в Красном море. Следующий рейс «Витязя» подтвердил все эти данные и обнаружил во многих местах накопление сероводорода в морской воде. Эти места, конечно, лишены жизни.
Хорошо известно, что обеднение морской воды кислородом может наступить там, где идет интенсивное потребление его, с одной стороны, и где затруднена доставка его, с другой. Вода обогащается кислородом на поверхности, приближаясь к равновесию с атмосферой. В верхних, освещенных слоях моря кислород выделяется и планктонными водорослями в процессе фотосинтеза. Вертикальное перемешивание воды, а также течения, идущие на глубину, разносят кислород из верхних слоев по всей толще вод, вплоть до самого дна. Благодаря этим движениям водных масс даже на самых больших глубинах океана имеется кислород и может существовать разнообразная фауна.
Работы гидрологов и гидрохимиков «Витязя» пролили добавочный свет на происхождение кислородного дефицита в Аравийском море.
Самая существенная особенность гидрологического режима Аравийского моря — резко выраженный скачок плотности воды, или термоклин, связанный со столь же резким температурным скачком. На протяжении каких-нибудь 25–50 метров (например, между 100 и 125 метрами) температура воды может упасть на 6–8°! Резкий скачок плотности делает невозможным вертикальное перемешивание. Слои воды ниже скачка не имеют контакта с поверхностными водами и ведут обособленное существование. Глубины Аравийского моря бедны кислородом, а в слой воды ниже скачка опускается много органического материала, живого и мертвого, так как верхние, поверхностные слои очень богаты жизнью, планктоном. Поэтому в подповерхностных слоях идет интенсивное потребление кислорода как в процессе дыхания организмов, так и при окислении органических веществ, в основном при участии бактерий, — потребление, не компенсируемое доставкой кислорода. Все это создает условия для возникновения кислородного дефицита в подповерхностных слоях.