.webp)
8 Minutės
Tyrėjai, tirti Grenlandijos jūrą, atrado ypač gilų dujų hidratų šaltąjį išsiskyrimą, kuriame klesti gyvūnų bendruomenė, gyvenanti iš metano ir kitų angliavandenilių. Radinys – daugiau nei 3 640 metrų gylyje – kelia iššūkių prielaidoms apie tai, kur gali egzistuoti produktyvios chemosintetinės ekosistemos, ir kelia naujų klausimų apie Arkties anglies saugyklas bei giliojo jūros apsaugą.
Netikėtas signalas vandenyno paviršiuje atvedė prie didelio atradimo
Per Ocean Census Arctic Deep EXTREME24 ekspediciją įgulos akį patraukė neįprastas dujų žybsnis laivo vandens stulpelyje, nurodęs aktyvumą po bangomis. UiT Arctic University of Norway vadovaujamos komandos paleido nuotoliniu būdu valdomą povandeninį aparatą (ROV), kad ištirtų šį reiškinį, ir aptiko atvirus dujų hidratų kupolus – kristalines struktūras, kuriose vandens „narveliai“ esant aukštam slėgiui ir žemai temperatūrai sulaiko metaną bei kitus angliavandenilius.
Tyrinėtojai paėmė mėginius prasiskverbiančio metano, žaliavinės naftos ir aplinkinių nuosėdų, dokumentavo įvairią gyvūnų bendriją, susitelkusią aplink hidratų kupolus. Šios struktūros, dabar pavadintos Freya dujų hidratų kupolais, atrodo esant vienais giliausių žinomų šaltųjų išsiskyrimų – maždaug 3 640 metrų (apie 11 940 pėdų) žemiau jūros paviršiaus – gerokai žemiau įprasto daugumos dokumentuotų išsiskyrimų gylių.
Išmanios akustinės stebėsenos ir vandenyno duomenų analizė laive padėjo identifikuoti šį objektą, tačiau ROV vizualizacijos ir tiesioginiai mėginiai patvirtino dujų hidratų buvimą. Tokie atradimai pabrėžia, kaip modernios povandeninės technologijos (ROV, aukštos raiškos kameros, in situ jutikliai) keičia mūsų supratimą apie giliavandenę Arkties ekologiją ir geochemiją.
Ką gyvena ant užšalusio dujų rezervuaro?
Biologinė bendruomenė aplink Freya kupolus gyvuoja ne dėl saulės, o dėl chemosintezės: mikroorganizmai paverčia metaną, vandenilio sulfidą ir kitus angliavandenilius organine medžiaga, kuri maitina aukštesnius organizmus. Mokslininkai užfiksavo siboglinidinių ir maldanidinių vamzdinių kirminų, skeneidinių ir rissoidinių sraigių, melitidinių amfipodų, šereliuotųjų kirminų ir dvigeldžių, susitelkusių prie skysčių prasiskverbimo vietų.
.avif)
Vienas iš Freya hidratų dujų kupolų su pažymėtomis mėginių paėmimo vietomis.
- Siboglinidų ir maldanidų vamzdiniai kirminai — vamzdelius formuojantys kirminai, priklausantys nuo simbiotinių mikroorganizmų.
- Skeneidinės ir rissoidinės sraigės — smulkūs gastropodai, pritaikyti cheminėmis medžiagomis prisotintoms nuosėdoms.
- Melitidiniai amfipodai ir krevetėms primenantys vėžiagyviai — skerdėjai ir ganytojai šioje išsiskyrimo bendruomenėje.
Gimininiu lygiu Freya bendruomenė primena Arkties hidroterminius verčių faunos elementus, aptinkamus panašiame gylyje, kas rodo ekologinius ryšius tarp šių „salų“ chemosintetinės produktyvumo zonų ant jūros dugno. Tokios palyginamos analizės svarbios, kadangi padeda atskleisti biologinius migracijos kelius ir genetinius ryšius tarp giliojo jūros sankaupų ir kitų chemosintetinių buveinių.
Mikrobiologiniai tyrimai, atlikti kartu su makrofaunos aprašymais, parodė cheminių gradientų įtaką rūšių pasiskirstymui: arti aktyvių srovių dominuoja simbiotiniai organizmai, o toliau nuo išsiskyrimo zonos atsiranda daugiau skaidrių filtratorių ir omnivorų. Šie duomenys padeda suprasti energijos srautus, anglies transformacijas ir tropinį palaikymą šiose unikaliose ekosistemose.
.avif)
Freya kupoluose aptikti gyvūnai: vamzdiniai kirminai (b), krevetėms primenantys vėžiagyviai (c), šereliuotieji kirminai (d) ir dvigeldžiai (g).
Geologinis kontekstas ir senoji organinė anglis
Cheminiai nuosėdų mėginių tyrimai rodo, kad angliavandeniliai, maitinančios šį išsiskyrimą, greičiausiai kilę iš žemės organinės medžiagos – priešistorinių žieduotųjų augalų liekanų, kurios augo šiltesnėje, miškingoje Grenlandijoje Mioceno periodo (maždaug prieš 23–5,3 milijono metų) metu. Per geologinius laikus šios anglių turtingos sankaupos migravo ir užstrigo sluoksniuose, o dabar per plėvumus ir skilimus plutonais maitina nuolatinį dujų ir skysčių prasiskverbimą per sėklinius kanalus.
Dujų hidratų vaidmuo kaip globalus anglies rezervuaras yra reikšmingas: manoma, kad maždaug penktadalis Žemės metano gali būti saugomas kaip dujų hidratai jūrinių nuosėdų viduje. Tokie duomenys yra apytiksliai ir stipriai priklauso nuo geofizinių interpretacijų, tačiau atradimas tokio produktyvaus hidratų išsiskyrimo daugiau nei 3,5 km gylyje išplečia mūsų vaizdą, kur anglis gali būti saugoma ir kur chemosintetinės ekosistemos gali gyvuoti.
Stratigrafiniai ir izotopiniai duomenys iš Freya mėginių padeda atskirti biogeninį metano šaltinį (kilusį iš organinės medžiagos) nuo termogeninio metano (sudaryto aukštos temperatūros slėgio sąlygomis). Tokie skirtumai svarbūs vertinant dujų stabilumą, jų potencialų saugojimą geologiniuose sluoksniuose ir riziką, susijusią su dujų išsiskyrimu į vandenyną bei galimu pasiekiamu metano išsiskyrimu į atmosferą per ilgą laiką.
Reikšmė klimatui, biologinei įvairovei ir pramonei
„Šis atradimas iš esmės perrašo žaidimo taisykles apie Arkties giliojo vandenyno ekosistemas ir anglies ciklą,“ sakė ekspedicijos bendroji vyresnioji mokslininkė Giuliana Panieri. Radinys svarbus keliais aspektais: biologiniu – šios jūros dugno oazės prisideda prie Arkties biologinės įvairovės; geochemiškai – jos susijusios su ilgalaikiu anglies saugojimu ir metano srautais; visuomeniškai – jos susikerta su augančiu domėjimusi giliojo vandenyno ištekliais.
Giliojo jūros gavybos pastangos iki šiol daugiausia sutelktos į polimetalinius gumbulus – bulvių dydžio mineralų sankaupas, turtingas retųjų žemių elementais – tačiau nauji Arkties jūros dugno žemėlapiai atskleidžia daug kitų jautrių buveinių. Jūros ekologas Jon Copley iš Southampton universiteto, dalyvavęs ekspedicijoje, perspėjo, kad „saloms panašios buveinės jūros dugne turės būti apsaugotos nuo bet kokių ateities giliojo vandenyno kasybos poveikių regione.“
Mokslininkai pabrėžia, kad nors dujų hidratų tyrimas ir potencialas naudoti juos kaip energijos šaltinį kelia susidomėjimą, egzistuoja dideli neapibrėžtumai, kaip įvertinti jų techniškai atkuriamą kiekį ir kaip hidratų destabilizacija galėtų paveikti klimatą per metano išsiskyrimus. Metano, kaip galingo šiltnamio efekto dujų, išsiskyrimo net menkas kiekis gali turėti reikšmingą trumpalaikį poveikį atmosferiniam šiltnamio efektui.
Be to, kiekvienas sprendimas dėl žemės gelmių išteklių naudojimo turi būti suderintas su aplinkosaugos tikslais: biologinė įvairovė, o specialiai chemosintetinės bendruomenės, kurios dažnai yra endeminės ir lėtai atsigaunančios, gali patirti ilgalaikį poveikį po bet kokių mechaninių arba cheminio pobūdžio sutrikimų.
Tyrimų metodai ir technologija, už šio atradimo
Ekspedicija derino laivinę akustinę žvalgą, vandens stulpelio dujų žybsnių aptikimą ir tikslingus ROV panardinimus, kad nužemintų jūros dugną, paimtų skysčių ir nuosėdų mėginius bei dokumentuotų biologines bendruomenes. ROV, aprūpinti manipuliatoriais, aukštos raiškos kameromis ir in situ sensoriais (pvz., metano, redukuoto deguonies ar temperatūros jutikliais), yra pagrindinė technologija dirbti tokiuose ekstremaliuose gyliuose, kur žmogaus prieiga tiesiogiai yra neįmanoma arba pernelyg rizikinga.
Akustinės žvalgos, tokios kaip daugiašlaičio echo sounding'o (multibeam) ir pusiaužastinės (side-scan) sonaru sistemos, leidžia sukurti detalius jūros dugno žemėlapius, identifikuoti netolygumus ir struktūras, kurios gali būti susijusios su srautinėmis vietomis. Tai derinama su geofiziniais duomenimis, pavyzdžiui, refleksiniais seismikos profiliais, kurie padeda atskleisti įterptas dujų srautus ir galimas hidra-tojų sluoksnių sankaupas.
Ateities darbams reikės integruoto geofizikinio žemėlapių rengimo, ilgesnio laikotarpio stebėjimo, kad būtų galima nustatyti srauto variacijų sezoniškumą ar ilgalaikius pokyčius, ir genomikos tyrimų mikroorganizmų ir makrofaunos populiacijose. Genominiai ir metagenominiai tyrimai padėtų atskleisti cheminių medžiagų metabolizmo kelius, simbiozės mechanizmus ir prisitaikymo strategijas, leidžiančias gyventi tokiose atšiauriuose giliojo jūros aplinkose.
Ekspertinė įžvalga
Dr. Elena Márquez, jūros biogeocheminė (fiktyvi kontekstui), komentavo: „Tokie atradimai kaip Freya kupolai primena, kad gilusis vandenynas vis dar saugo netikėtumus. Senovinės žemės anglies sujungimas su moderniu jūros dugno gyvenimu parodo, kaip praeities klimatai formuoja dabartines ekosistemas. Šių vietų apsauga tuo pačiu metu, kai jas tiriame ir vertiname jų vaidmenį anglies cikle, turėtų būti prioritetas.“
Freya radinys publikuotas žurnale Nature Communications ir pabrėžia tiek mokslinę giliavandenės Arkties tyrinėjimų vertę, tiek ir su tuo susijusius apsaugos klausimus. Didėjant susidomėjimui Arktimi dėl besikeičiančio jūros ledo, atviresnių jūrų maršrutų ir galimų išteklių, nepaprastų jūros dugno buveinių, tokių kaip Freya dujų hidratų kupolai, žemėlapio sudarymas ir apsauga bus kritiškai svarbūs siekiant išsaugoti giliojo vandenyno biologinę įvairovę ir atsakingai valdyti globalias anglies atsargas.
Ilgalaikės stebėsenos programos, tarptautinių saugomų zonų sprendimai ir įtraukiami interesų atstovai (mokslininkai, vietos bendruomenės, tarptautinės organizacijos, pramonės atstovai) yra būtini, kad būtų pasiektas tvarus balansas tarp žinių apie išteklius kaupimo ir jų apsaugos. Freya aptikimas gali tapti pavyzdžiu, kaip sinergiškai derinti mokslo pažangą ir aplinkosauginius siekius giliojo vandenyno tyrinėjimuose.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą