4 km gylyje ledu padengtame Arkties vandenyne – mokslininkus apstulbinę reiškiniai: tokie procesai vyksta ne tik Žemėje

2014 m. tarptautinė mokslininkų komanda Arktyje rado hidroterminių versmių zoną, kurią pavadino „Aurora“, ir vėl joje apsilankė 2019-aisiais. Maždaug po keturių kilometrų ledo sluoksniu, kuris niekada neištirpsta, esanti „Aurora“ yra viena giliausių hidroterminių versmių zonų pasaulyje.

Todėl nieko nuostabaus, kad mokslininkams ji tapo natūralia, pirmykšte laboratorija geologiniams ypatumams ir šios zonos savybėms, susijusioms su ilgalaikėmis hidroterminėmis versmėmis, tyrinėti. Hidroterminės versmės labai domina mokslininkus, nes šiltesnis vanduo yra viena iš sąlygų gyvybei atsirasti vandenynuose, kurių paviršių dengia ledas.

Po ledu padengtu vandenynu egzistuojanti hidroterminių versmių zona yra vienas iš reikšmingiausių šio misijos atradimų. Alfred Wegener Institute/Scanpix nuotr.

„Po ledu padengtu vandenynu egzistuojanti hidroterminių versmių zona yra bene reikšmingiausias mūsų padarytas atradimas“, – sakė pagrindinis tyrimo autorius, Woods Hole okeanografijos instituto vyresnysis mokslininkas Chrisas Germanas.

„Aurora“ yra povandeninis kalnas, iškilęs ant Gakkelio kalnagūbrio, esančio tarp dviejų tektoninių plokščių. Tarp Grenlandijos ir Sibiro išsidėstęs kalnagūbris plečiasi labai nedideliu tempu – vos po centimetrą per metus.

Plokštėms plečiantis, jūros vanduo prasismelkia į Žemės plutos įtrūkimus, kur esanti karšta magma ji įkaitina iki 400 laipsnių Celsijaus. Karštis sukelia cheminių reakcijų, kurių metu iš vandens pašalinamas deguonis ir kiti chemikalai, o vanduo galiausiai stulpu šauna atgal į vandenyną. Šis reiškinys vadinamas hidroterminėmis versmėmis.

Mokslininkai mano, kad panašūs procesai vyksta tam tikruose apledėjusiuose palydovuose, pavyzdžiui, aplink Saturną skriejančiame Encelade. 2004–2017 m. NASA vykdytos „Cassini“ misijos metu buvo pastebėta vandens stulpų, trykštančių iš po ledinės palydovo plutos pietiniame pusrutulyje.

Tyrinėjant „Aurorą“, galima sužinoti daugiau informacijos apie Žemės plutą, mineralų atsiradimo jūros dugne mechanizmus bei kaip gyvybė užsimezga ir išgyvena esant tokioms ekstremalioms sąlygoms. Ankstesnių tyrimų metu buvo nustatyta, kad lėtai besiplečiantys kalnagūbriai, tokie kaip Gakkelio, nėra pakankamai karšti, kad juose vyktų ilgalaikiai hidroterminių versmių susidarymo procesai. Todėl mokslininkai manė, kad tokiose vietose vargu ar pavyktų aptikti gyvybės.

Po ledu padengtu vandenynu egzistuojanti hidroterminių versmių zona yra vienas iš reikšmingiausių šio misijos atradimų. Alfred Wegener Institute/Scanpix nuotr.

„Anksčiau galvojome, kad šios klasės hidroterminės versmės nepasižymi didele hidroterminių mineralinių nuosėdų gausa, – nurodė C. Germanas. – Iki šiol mokslininkai manė, jog tokiose nedidelėse vulkaninėse sistemose negali pakankamai ilgai vykti hidroterminiai procesai, kad susidarytų daug mineralinių nuosėdų.“

Visgi tyrėjų komanda nustatė, kad hidroterminių versmių zona „Aurora“ pasižymi dideliu aukso, vario ir metano kiekiu. Pastarasis cheminis elementas yra itin įdomus radinys, nes Encelade „Cassini“ irgi aptiko metano, todėl galbūt šio Saturno palydovo gelmėse irgi yra panašių hidroterminių versmių.

Po ledu padengtu vandenynu egzistuojanti hidroterminių versmių zona yra vienas iš reikšmingiausių šio misijos atradimų. Alfred Wegener Institute/Scanpix nuotr.

C. Germano komandos nariai naudojo aukštos skiriamosios gebos sonarą ir kameras, kad padarytų hidroterminių versmių zonos nuotraukų ir vaizdo įrašų. Be kitų ypatybių, mokslininkai pastebėjo į stalagmitus panašių darinių. Ant kai kurių iš jų buvo blyškių „dėmių“ – tai mikrobai. Panašios gyvybės formos galėtų gyventi ir Encelado vandenyno dugne.

Kad geriau suprastų hidroterminių versmių zonoje vykstančius popaviršinius procesus, tyrėjų komanda taip pat surinko vertingų duomenų apie pačias versmes. Analizė parodė, kad jų cheminė sudėtis atitinka kitų hidroterminių versmių, aptinkamų lėtai besiplečiančiuose kalnagūbriuose, kuriuose gausu ultramafinių uolienų. Šios uolienos susiformuoja Žemės mantijoje ir savo sudėtimi primena meteoritus.

Panašiai kaip hidroterminių versmių zonos „Aurora“ atveju, Encelade hidroterminės versmės irgi atsiranda ultramafinėse uolienose, ir mokslininkai mano, kad hidroterminės versmės atlieka labai svarbų vaidmenį – iš palydovo branduolio į vandenyną išplauna mineralų, kurie yra būtini gyvybei egzistuoti.

Po ledu padengtu vandenynu egzistuojanti hidroterminių versmių zona yra vienas iš reikšmingiausių šio misijos atradimų. Alfred Wegener Institute/Scanpix nuotr.

Hidroterminių versmių fauna

Nepaisant labai aukštos vandens temperatūros, manoma, kad aplink hidrotermines versmes esantys regionai yra viena iš vietų, kur atsirado ankstyvieji mikrobai. Rytų Ramiajame vandenyne mokslininkai netoli hidroterminių versmių rado vėžiagyvių Kiwa hirsuta, milžiniškų kirmėlių ir giliavandenių moliuskų.

Kaip jie išgyvena? Kadangi saulės spinduliai nepasiekia tokių gelmių, netoli hidroterminių versmių gyvenantys organizmai kaip energijos šaltinį naudoją iš gelmių išmetamus chemikalus. Atlikdami chemosintezę, jie pasigamina energijos iš vandenilio sulfidų, anglies dioksido ir kitų chemikalų.

„Mus toliau stebina jūros dugne gyvenančių organizmų įvairovė, – pažymėjo C. Germanas. – Kiekvieną kartą surengę ekspediciją, aptinkame šį tą naujo, naujų, anksčiau nematytų gyvybės formų.“

Po ledu padengtu vandenynu egzistuojanti hidroterminių versmių zona yra vienas iš reikšmingiausių šio misijos atradimų. Alfred Wegener Institute/Scanpix nuotr.

Spalio 31 d. tyrimas buvo išspausdintas žurnale „Nature Communications“.

Šaltiniai:

https://www.space.com/arctic-hydrothermal-vents-search-extraterrestrial-life

https://www.whoi.edu/press-room/news-release/arctic-hydrothermal-vent-site-could-help-in-search-for-extraterrestrial-life/

https://www.nature.com/articles/s41467-022-34014-0