Šios “Žiedų valdovo” Mordorą primenančios vandenyno dugno vietos pilnos neįprastų organizmų. Manoma, kad čia netgi užsimezgė pirmoji mūsų planetos gyvybė. Hidroterminės versmės - tai plyšiai jūros dugne, iš kurių veržiasi įkaitintas, net 400ºC temperatūrą galintis siekti vanduo. Šios versmės buvo pirmą kartą pastebėtos mokslininkų 1977-aisiais prie Galapagų salų, ir dažniausiai yra aptinkamos vulkaniškai aktyviose vietose, pavyzdžiui tektoninių plokščių pakraščiuose.
Kas vyksta hidroterminėje versmėje?
Pirmiausiai, jūros vanduo patenka į dugno plyšius. Ten jį kaitina išsilydžiusios Žemės gelmių uolienos - magma, kol galiausiai įkaitęs ir mineralų iš žemės plutos prisotintas vanduo išspjaunamas atgal. Nors šis vanduo nepaprastai karštas, kaip bebūtų keista, jis neužverda.
Atlanto vandenyno viduryje aptiktas juodasis rūkalius (nuotr. Juodieji ir baltieji rūkaliai). Hidroterminės versmės dažniausiai formuoja dviejų tipų darinius, vadinamus juodaisiais ir baltaisiais rūkaliais. Iš juodųjų rūkalių veržiasi itin karštas, tamsių dalelių pripildytas vanduo su įvairiais metalais, sieros junginiais, anglies dioksidu ir metano dujomis. Tuo tarpu baltieji rūkaliai yra ne tokie karšti (~90ºC) ir išmeta vandenį, kuriame gausu bario, kalcio ir silicio, sudarančio baltą versmę.
Išskirtinės gyvybės formos hidroterminėse versmėse
Nors gali neatrodyti kaip palankiausia vieta gyvybei, organizmų skaičius prie versmių yra tūkstančius kartų didesnis nei aplinkinėse jūros dugno vietose. Dauguma jų - ypatingos bakterijos, prisitaikiusios gauti energiją iš cheminių junginių hidroterminėse versmėse. Šios bakterijos sudaro mitybos grandinės pagrindą tamsiose vandenyno gelmėse. Baltieji Eifuku rūkaliai Ramiajame vandenyne (nuotr.).
Mokslininkai spėja, kad būtent tokiose vietose užsimezgė pirmoji mūsų planetos gyvybė. Paprastai kalbant, gyvybės susikūrimo sąlygas sudaro vanduo, tam tikri cheminiai elementai ir energijos šaltinis. Hidroterminės versmės turi visas šias sąlygas, be to - ištyrus šių vietų fosilijas rasta ir kol kas seniausių gyvybės formų pėdsakų. Viena iš įspūdingiausių vietų - Prarastojo Miesto Hidroterminis Laukas (The Lost City Hydrothermal Field), atrastas 2000-aisiais. Ši beveik kilometro gylyje Atlanto vandenyne esanti teritorija su kalkakmenio bokštais pasižymi itin didele gyvybių įvairove.
Šiandien šalia hidroterminių versmių gausu įprastų neįprastų vėžiagyvių, moliuskų ir kirmėlių rūšių. Tačiau technologijų pažanga leidžia apie jas išsiaiškinti vis daugiau, nors ir kelia grėsmę dėl minėtųjų versmių išteklių kasimo. Drąsus žvilgsnis į praeitį - arčiausiai šios ekosistemos slypi atsakymų apie Žemės gyvybės pradžią.
Vandenyno formavimasis ir Rytų Afrikos riftas
Vandenyno dugno formavimasis - retas įvykis, kurį tyrinėjo nedaug mokslininkų. Afrika lyg rūbas per siūlę plyšta į dvi dalis. Nuo pietinio Raudonosios jūros pakraščio pietų kryptimi per Eritrėją, Etiopiją, Keniją, Tanzaniją ir Mozambiką žemynas skiriasi išilgai Rytų Afrikos rifto. Afaro depresija - šiaurinio Rytų Afrikos rifto dalis, kur plonėja Žemės pluta iki 20 km storio, o kai kuriose vietose žemė jau turi būti daugiau nei 100 m po jūros lygio. Tokia artima Žemės vidaus kaita sukelia dažnus žemės drebėjimus, vulkanų išsiveržimus ir karštųjų versmių gausą. Ši sritis nuolat vilioja tyrėjus, taip pat ir politinius konfliktus regione.
Erta Alio ugnikalnis - vienas iš ryškių šio regiono viršūnių, kur išsiveržimai palieka šviežią bazalto lavą. Žemė aplink dažnai nusėta druskos sluoksniais, o paviršiuje gali formuotis įspūdingi „druskos skulptūros“. Paskirtis - ne tik grožis: šie dariniai kartais yra nuodingų garų angos. Dalolo kraterio scenos vaizdas sugeba įspėti: šioje vietoje karštas vanduo maišosi su druskomis ir sukelia nuodingas emulsijas. Tačiau net ir žalingos sąlygos palaiko įvairovę: įsikuria įvairios gyvūnų bendruomenės, kurios prisitaiko prie ekstremalių aplinkos sąlygų.
Druskos liekanos, kurios formavosi laikui bėgant, praturtino Afaro gyventojų kultūrą - jos renkami kaip žaliava, perdirbama ir eksportuojama į Etiopijos aukštumas. Avarijos ir potvynių metu Afaro dykumos išdžiūvusi druska kartais tampa nafta į kilimus, o druskos grybai žymi pergyvenimo scenarijų, kai aplinka keičiasi.
Gyventojai ir ekosistemos dinamika
Erta Alio aplinkoje gyventojai dažnai dėvi dujokaukes dėl išmetamų nuodingų garų. Tarp versmių gyvena barzdakirmiai - barzdotųjų kirmėlių genties atstovai - su įspūdinga raudonos kraujo hemoglobino sistema, kurioje kraujo molekulės 30 kartų didesnės už įprasto žmogaus hemoglobino dalis. Bakterijų gausa yra tokia, kad jų 10 milijardų viename grame audinio. Simbiozės pagrindu barzdakirmiai maitina bakterijas, kurios gamina maistą iš chemiškai aktyvių medžiagų, sklindančių iš hidroterminių versmių.
Didelės organizmų įvairovės sąlygoja mineralų ir energijos gausa: įsisavinant energiją iš chemosintezės proceso, bakterijos tiria energijos šaltinius be saulės šviesos. Žuvys, krevetės, moliuskai ir kiti gyvūnai egzistuoja šioje paraiškos struktūroje, o kai kurios milžiniškos bakterijos ir mikrobai reguliuoja anglies dioksido kaupimą bei biogeocheminius ciklus.
Šiuolaikiniai tyrimai ir ateities perspektyvos
Pastaraisiais metais mokslininkai atranda vis naujų gyvūnų rūšių jūros dugno nuosėdose. Tyrimai rodo, kad giluminės nuosėdos yra svarbi biologiškai įvairovei ir turi tiesioginį poveikį ekosistemų funkcijoms, struktūrai ir vystymuisi. Taip pat identifikuojama, kad planktono dalys, nusėdančios į nuosėdas, prisideda prie anglies dioksido siurbimo į dugną, kuris gali užtrukti milijonus metų. Tai dar labiau pabrėžia giluminės vandenyno nuosėdų reikšmę klimato kaitos kontekste.
Tarptautinė jūrų dugno institucija svarsto taisykles, kurios leistų per trejus metus pradėti eksploatuoti jūros dugną, o pirmoji zona - Klariono-Klipertono (CCZ) teritorija Ramiajame vandenyne. Tačiau ekspertai įspėja apie biologinį „karštą tašką“ ir riziką sutrikdyti visą ekosistemą didelio masto eksploatacijos atveju. Glaudūs tyrimai rodo, kad reikia atsargiai planuoti kasybas, kad būtų apsaugotos nuosėdų bendruomenės ir anglies dioksido ciklai.
GEBCO (Jūros dugno žemėlapiai iki 2030 metų) projekte dalyvauja įvairios organizacijos siekdamos sukurti detalius dūgnų žemėlapius, kurie padėtų navigacijai, kabelių ir vamzdynų klojimui, taip pat žuvininkystės išsaugojimui. Tačiau duomenų vis dar per mažai, o žemyninėje druskos srityje slypi daugybė nežinomų rūšių, kurios gali būti retos ar net neištirtos. Tyrimai ir technologijų plėtra žada atverti naujas galimybes suprasti vandenynų dugno procesus, jų įtaką klimato sistemoms ir gyvybės evoliucijai.
Įdomūs faktai ir pavyzdžiai
- Druskos skulptūros, susidarančios dėl potvynių, gali būti iliustratyvus kelių dešimčių centimetrų dydžio dariniai.
- Dalolo krateris Eritrėjos regione pasižymi citrinos geltonumo spalvą lemiančia siera bei oranžiniais atspalviais.
- Erta Alio nuolatinis lavos ežeras kartais lieka netoliese įtvirtintas plutą, kuri išlaiko šaltus paviršiaus fragmentus net ir didelio karščio sąlygomis.
- Barzdakirmių kraujas ypač įspūdingas - kraujyje yra hemoglobino molekulių 30 kartų didesnių už žmogaus, o jų gležnas cistas gausiai apaugęs bakterijomis.
- Naujausios įžvalgos rodo, kad giluminės nuosėdos gali būti gausesnės nei viršutiniuose vandenynuose ir jose gyvena didžiulė mikrobų ir didelių gyvūnų bendruomenė.
Meta informacija
Šiame straipsnyje apžvelgiama hidroterminių versmių funkcijos, vandenyno dugno formavimosi, biogeochemijos ir gyvybės įvairovės sąsajos, taip pat pažymima būtinybė išsaugoti šias ekstremalias ekosistemas prieš pradedant masinę eksploataciją. Straipsnyje taip pat pateikiama istorinė perspektyva apie okeanografijos raidą ir šiuolaikines tyrimų iniciatyvas, kurios siekia detaliau ištyrinėti dūgno gruovį ir joje slypinčias gyvybės formas.