8 Minutės
Žmonių apgyvendintas povandeninis laivas (HOV), tyrinėjęs gilią Ramiojo vandenyno dalį, atskleidė išsamų hidroterminį kompleksą su krateriais, karbonatinėmis sienomis ir dešimtimis vėlių, kurie kartu sudaro anksčiau nežinomą povandeninį „metropolį“. Laoshan laboratorijos ir Kinijos mokslo akademijos (CAS) tyrėjai šią sistemą pavadino Kunlun hidroterminiu lauku. Užimdama apie 11,1 kvadratinio kilometro (4,3 kvadrato mylios) plotą, Kunlun yra daugiau nei šimtą kartų didesnis už garsųjį Atlanto vėlių lauką Lost City ir turi maždaug dvidešimt stebimų vėlių atidarymų tarp išraižytų dolomitų ir karbonatinių struktūrų.
Atranka įtraukia Kunlun tarp didžiausių žinomų vadinamųjų alkalinių hidroterminių vėlių koncentracijų — aplinkų, kurios išskiria vandeniliu praturtintus, vidutiniškai šiltus skysčius, o ne karščiu ir mineralais persotinotus srautus, būdingus juodiesiems dūmtraukėms. Per dalelių kupiną vandenį, dažnai vadinamą „jūrine sniego danga“, karbonatinės sienos ir aštrūs iškyšuliai švyti ten, kur šilti skysčiai susitinka su šaltu giluminiu vandenynu, sukurdami vaiduoklišką, šiluma iškreiptą kraštovaizdį, kuris in situ vaizduose atrodo beveik kaip miražas.
Geologinė aplinka ir formavimosi procesai
Kunlun reikšmingai skiriasi nuo daugumos anksčiau dokumentuotų vandeniliu praturtintų vėlių, kurios dažniausiai randamos prie divergentinių plokščių ribų ar vidurio vandenyno kalneliuose. Vietoj to Kunlun yra maždaug 80 kilometrų į vakarus nuo tranšėjos Karolinos plokštėje, šiaurės rytų link Papua Naujosios Gvinėjos. Geologinė ir geocheminė analizė rodo, kad laukas susiformavo, kai jūros vanduo giliai prasiskverbė į mantijos uolienas, inicijuodamas serpentinizacijos reakcijas — procesą, kurio metu olivino turintis peridotitas virsta serpentino mineralais ir tuo pačiu generuojamas molekulinis vandenilis bei šiluma.
Tyrėjai siūlo daugiaetapį formavimosi modelį. Iš pradžių jūros vandens įsiskverbimas ir greitos skysto-ūkinės reakcijos galėjo sukelti aukšto slėgio paleidimą ir sprogiminę fazę, kuri formavo didelius kraterius. Vėlesnės skilimuose atsiradusios koridorių sistemos leido tęsti skysčių cirkuliaciją ir vandenilio gamybą. Per geologinį laiką karbonatų išsiskyrimas kartkartėmis užsandarino kanalus, todėl vandenilis kauptųsi ir išsiskirtų epizodiniais, mažesniais įvykiais. Šios pasikartojančios ciklų sekos sukūrė būdingus Kunlun vamzdžius ir gilias duobes. Kai kurios įgriuvos viršija 100 metrų gylį ir skersmenį siekia šimtus metrų; net seklės bazės įprastai siekia daugiau nei 30 metrų gylį.
Serpentinizacija ir abiogeninis vandenilis
Serpentinizacija yra kertinė Kunlun reikšmei. Sąveika tarp jūros vandens ir iš mantijos kilusių uolienų gamina vandenilį abiogeniniu būdu (be biologinės veiklos). Komanda apskaičiavo, kad vien Kunlun gali prisidėti iki 8 % pasaulinio povandeninio abiogeninio vandenilio srauto — įspūdingas kiekis vienam laukui. Šis aukštas srautas, kartu su sistemos erdviniu mastu ir ilgalaikiškumu, kelia iššūkį prielaidoms, kad serpentinizacijos varoma vandenilio gamyba apsiriboja tik vidurio vandenyno sklidimo centrais.
Cheminė sudėtis, temperatūra ir palyginimas su kitais vėlių tipais
Skirtingai nuo juodųjų dūmtraukų — aukštos temperatūros (dažnai >350°C), sulfidu persotintų kaminų, kurie išskiria tamsius mineralinius stulpus — Kunlun skysčiai yra vandeniliu prisotinti ir santykinai vėsūs, paprastai žemesni nei 40°C. Šios žemesnės temperatūros ir alkalinės sąlygos skatina karbonatų ir dolomitų išsikristalizavimą, o ne sulfidų mineralizaciją, būdingą juodiesiems dūmtraukiams. Deep-sea black smokers pavyzdys. (NOAA)
Todėl, kad Kunlun primena tuos alkalinius, vandeniliu turtingus aplinkos tipus, kurie buvo hipotezuojami ankstyvosios Žemės sąlygomis, šis objektas ypač svarbus gyvenimo atsiradimo tyrimams. Nuolatinis vandenilio srautas, mineralinės paviršiaus savybės, kurias teikia karbonatai, ir struktūruotos mikroaplinkos gali sukurti sąlygas, palankias prebiotinėms cheminėms reakcijoms ir chemosintetinėms mikrobų bendruomenėms, kurios paverčia neorganinę energiją biologine biomasė.
.avif)
Biologija ir ekologinės pasekmės
Tiesioginiai stebėjimai ir mėginių ėmimai Kunlun rodo įvairią giluminio jūros gyvenimo bendriją. Krevetės, prisiglaudę vorai (squat lobsters), jūros anemonės ir siboglinidiniai vamzdiniai kirminai buvo pastebėti klasteriais šalia vėlių ir aplinkiniuose karbonatiniuose reljefuose. Šiuos gyvūnus greičiausiai palaiko mikrobų bendruomenės, išgaunančios cheminę energiją iš vandenilio ir kitų redukuotų junginių chemosintezės procesu — analogiško fotosintezei, bet naudojančio cheminę energiją vietoje saulės šviesos.
CAS jūros geochemikas Weidong Sun pabrėžė vietovės biologinį potencialą, pažymėdamas, kad bendrijos sudėtis ir buveinių sudėtingumas rodo stabilų, ilgalaikį chemosintetinį ekosistemą. Išsiskyrę karbonatiniai baseinai ir vamzdžiai suteikia erdviškai įvairius buveinius ir nuolatines chemines gradacijas, kurios gali išlaikyti pagrindinius gamintojus ir aukštesnius trofinius lygius ilgais laikotarpiais — veiksniai, svarbūs tiek šiuolaikinei giluminių vandenynų ekologijai, tiek hipotezėms apie tai, kaip gyvybė galėjo atsirasti panašiomis senovinėmis sąlygomis.
Mokslinė svarba ir reikšmė gyvenimo atsiradimo tyrimams
Alkaliniai hidroterminiai vėliai buvo pasiūlyti kaip tikėtini gyvenimo lopšiai ankstyvojoje Žemėje, nes jie gali sukurti protonų gradientus, tiekti redukuotus dujas, tokias kaip vandenilis, ir teikti mineralinius paviršius, katalizuojančius organines reakcijas. Kunlun mastas ir vandenilio išeiga daro jį reta natūralia laboratorija, kurioje šias idėjas galima tikrinti sistemos lygmeniu, o ne tik vieno kaminėlio ar mažo vėlių klasterio mastu.
Tyrėjai teigia, kad Kunlun gilių, ilgai egzistuojančių vamzdžių ir duobių sistema galėtų pasiūlyti stabilesnę ir ilgiau trunkančią cheminę aplinką nei ploni karbonatiniai bokštai, matomi Lost City. Stabilumas ir trukmė yra esminiai gyvenimo kilmės eksperimentuose: ilgesnis poveikis energijai ir kataliziniams paviršiams padidina galimybę sudaryti sudėtingesnes struktūras iš paprastesnių molekulių. Todėl Kunlun gali padėti apriboti prebiotinės chemijos modelius ir aplinkos sąlygas, būtinas tam, kad gyvybė kiltų iš neorganinės medžiagos.
Tyrimai, išteklių svarstymai ir ateities darbai
Kunlun itin aukštas abiogeninio vandenilio srautas kelia klausimų apie giluminio vandenilio galimybę kaip galimą išteklių šaltinį. Tyrimų grupė pasiūlė, kad šis laukas galėtų būti modelinis taikinys vertinant giluminių vandenynų vandenilio išgavimui skirtas technologijas. Tačiau galimas išteklių naudojimas kelia didelių techninių, ekologinių ir etinių iššūkių: veikla bedugnėse reikalauja patikimų povandeninių laivų ir nuotoliniu būdu valdomų sistemų; vandenilio išgavimas nepažeidžiant trapių chemosintetinių ekosistemų yra didelė apsaugos problema; ir tarptautinės valdymo normos dėl jūros dugno išteklių išgavimo išlieka neišspręstos.
Ateities tyrimų prioritetai apima išplėstą kartografavimą, laiko eilučių stebėjimą skysčių chemijai ir srautų greičiams, mikrobiologinius ir geobiologinius tyrimus siekiant apibrėžti mikrobų metabolizmus ir modeliavimo darbus, skirtus vėlių ilgalaikei evoliucijai ir gyvavimo trukmei. Tolimesnės daugialypės disciplinos ekspedicijos — derinančios HOV nardymus, nuotoliniu būdu valdomus robotus (ROV), jūros dugno observatorijas ir laboratorinius analizės metodus — bus būtinos Kunlun vaidmeniui pasauliniuose geocheminiuose biudžetuose ir biologiniame produktyvume kiekybiškai nustatyti.
Eksperto įžvalga
Dr. Maria Álvarez, jūros geochemikė Lisabonos universitete (ekspertės komentaras), sako: "Kunlun yra reta proga pažvelgti į serpentinizaciją, veikiančią dideliu mastu. Iš mokslinės perspektyvos tai siūlo precedento neturinčią galimybę tirti, kaip ilgalaikiai vandenilio srautai formuoja tiek chemiją, tiek biologiją. Tačiau atradimas taip pat pabrėžia poreikį subalansuoti smalsumu grįstą tyrinėjimą su apsauga — šios ekosistemos yra trapios ir tikėtina, kad jose gyvena rūšys ir vyksta procesai, kurių mes vos suprantame."
Ji pridūrė: "Techniniu požiūriu vandenilio išgavimas iš tokių sistemų teoriškai yra įmanomas, bet inžinerija būtų nelengva, o ekologiniai kompromisai turi būti labai atsargiai įvertinti."
Tyrimų misija ir metodai
Kunlun laukas buvo charakterizuotas naudojant tiesioginius HOV nardymus, aukštos raiškos batimetriją, vizualinius tyrimus ir in situ skysčių mėginių ėmimą. Geocheminės analizės kiekybiškai nustatė vandenilio ir kitų ištirpusių dujų koncentracijas bei apibūdino temperatūros profilius ir pH. Karbonatų ir dolomitų nuosėdų petrologiniai tyrimai kartu su struktūriniu kraterių ir vamzdžių žemėlapiu padėjo sudaryti siūlomą formavimosi seką. Tyrimą su šiais rezultatais paskelbė Science Advances (2025), o pagrindinių tyrėjų sąraše minimi Lianfu Li ir Hongyun Zhang iš Laoshan laboratorijos.
Galimybė papildomiems atradimams
Kunlun rodo, kad didelės, vandeniliu turtingos hidroterminės sistemos gali būti plačiau paplitusios, nei manyta anksčiau, ypač intraplokštinėse arba nuo ašies nutolusiose zonose. Jei serpentinizacijos varoma vandenilio gamyba gali veikti toli nuo vidurio vandenyno kalnelių, kaip rodo Kunlun, daugiau tokių „povandeninių metropolių“ gali laukti atradimo vandenyno bedugnėse. Sistemingas giluminis jūros tyrinėjimas, pasitelkiant autonomines ir žmonių valdomas platformas, bus lemiamas panašioms vietoms identifikuoti ir suprasti jų indėlį į vandenynų chemiją bei biologinę įvairovę.
Išvados
Kunlun hidroterminis laukas yra įspūdingas naujas pavyzdys plataus, vandeniliu turtingo giluminio jūros ekosistemos, kuris ploto ir vandenilio išskyrimo apimtimi lenkia Lost City. Jo geologinė padėtis, nuolatinis abiogeninis vandenilio srautas ir gausi chemosintetinė gyvybė daro Kunlun kertiniu tašku tyrimams nuo gyvenimo kilmės iki giluminės jūros ekologijos ir galimų išteklių vertinimo. Tolesnis daugiadisciplinis tyrimas bus būtinas, kad atskleistume šio lauko mokslinę vertę ir tuo pačiu užtikrintume unikalių biologinių bendruomenių apsaugą.
Šaltinis: sciencealert
Komentarai