Mini-Yellowstone de altă lume găsită în adâncurile mării

Urmăriți crabii –

Știm de o perioadă de timp despre orificiile de ventilație de adâncime, dar este încă greu să le găsim.

Veghea Ashley Balzer – 28 decembrie 2023 13:14 UTC

Peisaje spectaculoase, de la păduri tropicale luxuriante la lanțuri muntoase falnice, punctează suprafața planetei noastre. Dar unele dintre cele mai emblematice repere ale Pământului – cele care ar putea adăposti indicii despre originea vieții pe Pământ și, eventual, în altă parte – – se află ascunse pe fundul oceanului. Oamenii de știință au găsit recent o astfel de comoară în apele ecuadoriane: un mini Yellowstone scufundat numit Sendero del Cangrejo.

Acest tărâm extraterestră încețoșează în adâncurile mării, într-o zonă numită Centrul de răspândire a Galapagosului de Vest – un lanț muntos subacvatic în care plăcile tectonice se îndepărtează încet una de cealaltă. Magma iese din mantaua Pământului pentru a crea o nouă crustă oceanică într-un proces care a creat Insulele Galapagos și elemente subacvatice mai mici, cum ar fi gurile hidrotermale. Aceste orificii de aerisire, care pompează apă încălzită, bogată în minerale, în ocean, sub formă de penuri ondulate, pot oferi indicii despre originea vieții pe Pământ. Studierea gurilor hidrotermale ale Pământului ar putea oferi, de asemenea, o poartă spre găsirea vieții, sau cel puțin a elementelor sale de construcție, pe alte lumi.

Sendero del Cangrejo recent descoperit conține un lanț de orificii hidrotermale care se întinde pe aproape două terenuri de fotbal. Găzduiește izvoare termale și coșuri de gheizere care susțin o gamă largă de creaturi, de la viermi tuburi giganți, asemănătoare spaghetelor, până la crabi Galatheid de alabastru.

Crabii, cunoscuți și sub denumirea de homari ghemuiți, i-au ajutat pe cercetători să ghideze spre Sendero del Cangrejo. Observatorii ecuadorieni au ales numele site-ului, care se traduce prin „Drumul crabilor”, în onoarea lor.

„Am simțit că homarii ghemuiți ne conduc ca pesmetul, ca și cum am fi Hansel și Gretel, la locul real de ventilație”, a spus Hayley Drennon, asistent principal de cercetare la Observatorul Pământului Lamont-Doherty al Universității Columbia, care a participat la expediție. .

Echipa comună de cercetare americană și ecuadoriană a pornit la bordul navei Institutul Schmidt Ocean Falkor (și) navă de cercetare la mijlocul lunii august în căutarea unor noi orificii hidrotermale. Ei au făcut unele cartografiere și prelevare de probe în drum spre locația lor țintă, la aproximativ 300 de mile de coasta de vest a Galápagos.

Echipa a folosit o tehnică „Tow-Yo” pentru a colecta și transmite date în timp real către echipajul de la bordul navei. „Am coborât senzorii atașați la un fir lung pe fundul mării și apoi am remorcat firul în sus și în jos ca un yo-yo”, a explicat Roxanne Beinart, profesor asociat la Universitatea din Rhode Island și om de știință șef al expediției. „Acest proces ne-a permis să monitorizăm schimbările de temperatură, claritatea apei și compoziția chimică pentru a ajuta la identificarea potențialelor locații de ventilație hidrotermală.”

Când au ajuns într-o regiune care părea promițătoare, au desfășurat vehiculul acţionat de la distanță SuBastian pentru un aspect mai bun. La mai puțin de 24 de ore mai târziu, echipa a început să vadă din ce în ce mai mulți crabi Galatheid, pe care i-au urmărit până au găsit orificiile de ventilație.

Crabii au fost ghiduri deosebit de utile, deoarece fluidele de aerisire de acolo sunt clare, spre deosebire de „fumătorii negri” care creează penaj ușor de văzut. SuBastian a explorat zona timp de aproximativ 43 de ore consecutive în cea mai lungă scufundare a robotului de până acum.

Dar adevăratul proces de descoperire a durat decenii. Cercetătorii știu de aproape 20 de ani că zona a fost probabil căminul activității hidrotermale datorită semnalelor chimice măsurate în 2005. Aproximativ un deceniu mai târziu, echipele s-au aventurat din nou și au colectat mostre de animale. Acum, datorită expediției recente a Institutului Oceanic Schmidt, oamenii de știință au cel mai cuprinzător set de date pentru această locație. Include date chimice, geologice și biologice, împreună cu primele mostre de apă la temperatură înaltă.

„Nu este neobișnuit ca o descoperire reală ca aceasta să dureze decenii”, a spus Jill McDermott, profesor asociat la Universitatea Lehigh și co-sef de știință al expediției. „Oceanul este un loc mare, iar locațiile sunt foarte îndepărtate, așa că este nevoie de mult timp și logistică pentru a ajunge la ele.” Echipa își va continua cercetările pe țărm pentru a ne ajuta să înțelegem modul în care gurile hidrotermale influențează planeta noastră.

Geneza din iad?

Sendero del Cangrejo se poate compara cu un Yellowstone la scară mică în anumite privințe, dar nu este o destinație turistică. Este negru ca beznă, deoarece lumina soarelui nu poate atinge fundul oceanului adânc. Greutatea zdrobitoare a unei mile de apă presă de deasupra capului. Și orificiile de ventilație sunt fierbinți și toxice. Unele dintre ele au ajuns la 290 ° C (550 ° F) – aproape suficient de fierbinți pentru a topi plumbul.

Înainte ca oamenii de știință să descopere gurile hidrotermale în 1977, ei au presupus că astfel de condiții extreme ar exclude posibilitatea vieții. Cu toate acestea, acea echipă de pionieri a văzut mai multe specii înflorind, inclusiv scoici albe care le-au ghidat către orificii de ventilație, în același mod în care crabii Galatheid i-au condus pe cercetătorii moderni la Sendero del Cangrejo.

Înainte de descoperirea din 1977, nimeni nu știa că viața poate supraviețui într-un loc atât de ostil. Acum, oamenii de știință știu că există microbi numiți termofili care pot numai trăiește la temperaturi ridicate (până la aproximativ 120 ° C sau 250 ° F).

Bacteriile care înconjoară gurile hidrotermale nu mănâncă alte organisme și nu creează energie din lumina soarelui, așa cum fac plantele. În schimb, produc energie folosind substanțe chimice precum metanul sau hidrogenul sulfurat care emană din orificii de ventilație. Acest proces, numit chimiosinteză, a fost identificat pentru prima dată prin caracterizarea organismelor descoperite la aceste orificii. Bacteriile chemosintetice sunt coloana vertebrală a ecosistemelor de ventilație hidrotermală, servind drept sursă de nutriție pentru organismele superioare.

Unii cercetători sugerează că viața de pe Pământ ar fi putut avea originea în apropierea gurilor hidrotermale din cauza condițiilor lor unice chimice și bogate în energie. În timp ce propunerea rămâne nedovedită, descoperirea chimiosintezei ne-a deschis ochii către noi locuri care ar putea găzdui viață.

Posibilitatea unor creaturi chimisintetice diminuează semnificația așa-numitelor zone locuibile din jurul stelelor, care descriu distanțele orbitale între care apa de suprafață poate rămâne lichidă pe o planetă sau pe lună. Zona locuibilă din propriul nostru sistem solar se extinde de la aproximativ orbita lui Venus până aproape de Marte.

ale NASA Europa Clipper Misiunea urmează să fie lansată la sfârșitul anului viitor pentru a determina dacă există locuri sub suprafața lunii înghețate a lui Jupiter, Europa, care ar putea susține viața. Este mult mai frig acolo, cu mult dincolo de zona de locuit a Sistemului nostru Solar, dar oamenii de știință cred că Europa este încălzită intern. Se confruntă cu forțe puternice de maree din cauza gravitației lui Jupiter, care ar putea crea activitate hidrotermală pe fundul oceanului Lunii.

Câteva alte luni din Sistemul nostru Solar găzduiesc și oceane subterane și experimentează aceeași încălzire prin maree care ar putea crea condiții de locuit. Explorând gurile hidrotermale ale Pământului, oamenii de știință ar putea afla mai multe despre ce să caute în medii similare în altă parte a sistemului nostru solar.

„Multivitaminele oceanului”

În timp ce gurile hidrotermale sunt relativ noi pentru știință, cu siguranță nu sunt noi pentru planeta noastră. „Aeristurile au fost active de când s-au format oceanele Pământului”, a spus McDermott. „Au fost prezenți în oceanele noastre de atâta timp cât le-am avut noi, deci de aproximativ 3 miliarde de ani.”

În acest timp, probabil că au transformat chimia și geologia planetei noastre prin ciclul de substanțe chimice și minerale din scoarța terestră de pe tot oceanul.

„Toate ființele vii de pe Pământ au nevoie de minerale și elemente pe care le obțin din scoarță”, a spus Peter Girguis, profesor la Universitatea Harvard, care a participat la expediție. „Nu este exagerat să spunem că toată viața de pe pământ este indisolubil legată de rocile pe care trăim și procesele geologice care au loc adânc în interiorul planetei… este ca multivitaminele oceanului.”

Dar amploarea totală a impactului pe care îl au gurile hidrotermale asupra planetei rămâne necunoscută. În cei aproape 50 de ani de când au fost descoperite pentru prima dată gurile hidrotermale, oamenii de știință au descoperit alte sute răspândite pe tot globul. Cu toate acestea, nimeni nu știe câți rămân neidentificați; probabil că mai sunt mii de orificii ascunse în adâncime. Studiile detaliate, precum cele pe care oamenii de știință din expediție le continuă pe țărm, ne-ar putea ajuta să înțelegem modul în care activitatea hidrotermală influențează oceanul.

Observațiile imediate ale echipei oferă un bun punct de plecare pentru cercetarea lor științifică continuă.

„De fapt, mă așteptam să găsesc populații de animale mai dense în unele locuri”, a spus Beinart.

McDermott crede că acest lucru ar putea fi legat de compoziția fluidelor de ventilație. „Câteva dintre orificiile de ventilație erau clare – nu foarte bogate în particule”, a spus ea. „Probabil au mai puține minerale, dar nu știm sigur de ce.” Acum, echipa va măsura diferite niveluri de metal din probele de apă din fluidele de aerisire pentru a afla de ce acestea au un conținut scăzut de minerale și dacă acest lucru a influențat animalele pe care le găzduiesc.

Cercetătorii învață mai multe despre gurile hidrotermale în fiecare zi, dar rămân multe mistere, cum ar fi eventuala influență pe care ar putea-o avea acidificarea oceanelor asupra gurilor. Pe măsură ce caută răspunsuri, cu siguranță vor găsi mai multe întrebări și vor deschide noi căi de explorare științifică.

Ashley scrie despre spațiu în calitate de antreprenor pentru Centrul de zbor spațial Goddard de la NASA, în timpul zilei și în calitate de scriitor de mediu. Ea deține un master în studii spațiale de la Universitatea din Dakota de Nord și termină un master în scris științific prin Universitatea Johns Hopkins. Ea își scrie majoritatea articolelor cu unul dintre copiii ei în poală.