Σπάζοντας στη μέση του Ατλαντικού Ωκεανού, πάνω από ένα υποβρύχιο βουνό που ανεβαίνει πάνω από 10.000 πόδια πάνω από το θαλαμηγό, βρίσκεται η Lost City. Εκατοντάδες λευκοί πυργίσκοι μπαίνουν στον σκοτεινό ωκεανό, που εκτείνεται στην περιοχή ενός αστικού συγκροτήματος και υψώνεται σε ύψος μεταξύ 30 και 200 ποδιών. Τα καυτά αλκαλικά υγρά που γεμίζουν με αέριο υδρογόνο εκτοξεύονται από τις κορυφές αυτών των φυσικών πύργων στα νερά ακριβώς ανατολικά του Μεσανατολικού Ράιντ.
Αυτό που μοιάζει με μακρά εγκαταλελειμμένη μητρόπολη είναι, στην πραγματικότητα, γεμάτο με μικροσκοπική ζωή. Τα τρισεκατομμύρια μικροβιακών κατοίκων της Lost City, σκαρφαλωμένα στην κορυφή του Massif της Ατλαντίδας, έχουν γίνει μια γοητεία για τους επιστήμονες. Αυτά τα μικρόβια, που αναπτύσσονται σε ένα υδροθερμικό πεδίο εξαερισμού βαθιά στον Ατλαντικό, κρατούν το μυστικό για την επιβίωση της ζωής σε τέτοια εχθρικά περιβάλλοντα - και μπορεί ακόμη και να παρέχουν ενδείξεις για την προέλευση της ζωής στη Γη.
Αύριο, 8 Σεπτεμβρίου, μια ομάδα 22 ερευνητών, μικροβιολόγων, γεωλόγων και ωκεανογράφων, θα ταξιδέψει στην Lost City για πρώτη φορά εδώ και χρόνια. Αυτή η ομάδα επιστημόνων θέλει να ξέρει πώς τα μικρόβια της Lost City ζουν, τι τρώνε και αναπνέουν και πώς επιβιώνουν στις ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις του βαθιού ωκεανού.
"Θέλουμε να μάθουμε πώς ζουν εκεί", λέει ο συνιδρυτής της ομάδας William Brazelton, μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Γιούτα.
Ανακαλύφθηκε το 2000, η Lost City είναι ένα από τα λίγα γνωστά μέρη όπως είναι στον πλανήτη. Σε αντίθεση με τους πιο συνηθισμένους τύπους υδροθερμικών αεραγωγών, όπως οι μαύροι καπνιστές και οι βροχοπτώσεις του μεθανίου, η Lost City δεν τροφοδοτείται από ηφαιστειακή δραστηριότητα. Αντίθετα, τα ανοίγματα δημιουργούνται όταν το θαλασσινό νερό συναντά βράχο από το μανδύα της Γης, δημιουργώντας αέριο και ενέργεια σε μια διαδικασία γνωστή ως σερπεντινισμό. Το πλούσιο σε ασβέστιο νερό από αυτά τα ανοίγματα αντιδρά με άνθρακα στο θαλασσινό νερό για να σχηματίσει εικονικές καπνοδόχους ανθρακικού άνθρακα της Lost City.
Οι καμινάδες άνθρακα της Lost City απεικονίζονται κατά τη διάρκεια μιας αποστολής του 2005 στο υδροθερμικό σύστημα εξαερισμού. (D. Kelley / Μ. Elend / UW / URI-ΙΑΟ / ΝΟΑΑ / Ομάδα επιστήμης της χαμένης πόλης) Το αέριο υδρογόνου που ρέει από τις καμινάδες παρέχει μια άφθονη πηγή ενέργειας για τα μικρόβια που ζουν στο Lost City. "Είναι το πιο κοντινό πράγμα για ένα δωρεάν γεύμα που παρέχει το σύμπαν", λέει ο Brazelton. Οι καμινάδες απελευθερώνουν επίσης το μεθάνιο, ένα οργανικό μόριο που είναι πλούσια πηγή ενέργειας για πολλούς τύπους ζωής.
Ενώ η ενέργεια είναι άφθονη, δεν είναι ακόμη σαφές πού τα μικρόβια σε αυτό το οικοσύστημα βαθέων υδάτων παίρνουν τον άνθρακα ή τα θρεπτικά συστατικά τους. Σύμφωνα με τον επικεφαλής της ομάδας Susan Lang, γεωχημικός στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας, η επίλυση αυτού του μυστηρίου είναι μια από τις πρωταρχικές αποστολές της αποστολής.
"Μία από τις ερωτήσεις που προσπαθούμε να ακολουθήσουμε είναι ποια είναι αυτά τα μικρόβια που σκοτώνουν;" λέει. "Η ζωή πάντα σκάλισμα για κάτι."
Κατά τη διάρκεια της αποστολής των τριών εβδομάδων, οι επιστήμονες που βρίσκονται στο ερευνητικό πλοίο του ναυτικού (R / V) της Ατλαντίδας θα στείλουν ένα τηλεχειριστήριο οχήματος (ROV), με το όνομα Jason, κάτω από περίπου 2.600 πόδια στην Lost City για να συλλέξουν δείγματα. "Ο Jason μοιάζει με ένα SUV με μεγάλη ουρά που βγαίνει από την πλάτη", λέει ο Beth Orcutt, μικροβιολόγος στο Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, ο οποίος συμμετέχει στην αποστολή αλλά δεν πηγαίνει στον εαυτό της. «Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν τον Ιάσονα ως τα μάτια και τα χέρια τους στο θαλασσινό νερό».
Ο Jason θα συλλέξει ιζήματα από το θαλασσινό νερό και θα αποκομίσει μικρά δείγματα καπνοδόχων της Lost City, αλλά κυρίως, ο Jason θα συλλέγει νερό. Οι επιστήμονες σχεδιάζουν να συλλέξουν νερό από τις καμινάδες για να καταγράψουν τα μικρόβια που ζουν βαθιά μέσα στην Ατλαντίδα. Οι ερευνητές υποθέτουν ότι τα μικρόβια στο βουνό εισάγουν άνθρακα και θρεπτικά συστατικά στο οικοσύστημα, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μικροβιακή ζωή στην επιφάνεια των καπνοδόχων.
"Θα δείξει ότι η γη είναι ένα εξαιρετικά συνδεδεμένο σύστημα" λέει ο Lang. «Ακόμα και περίεργοι οργανισμοί που ζουν κάτω από τον υποθαλάσσιο θα επιτρέψουν τη ζωή στην επιφάνεια».
Ο ROV Jason, ο οποίος θα εξερευνήσει την Lost City και θα λάβει δείγματα αυτό το μήνα. (Το Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Tom Kleindinst / Woods Hole) Ο προσδιορισμός του τρόπου επιβίωσης των μικροβίων μέσα στο βουνό, όπου οι αφιλόξενες συνθήκες περιβάλλουν τη διαδικασία ορπεντινισμού, θα μπορούσαν επίσης να δώσουν μια ματιά στην πιθανή ζωή σε άλλους πλανήτες. Επειδή τα συστατικά είναι σχετικά απλά (βράχος και θαλασσινό νερό) και το περιβάλλον είναι απαλλαγμένο από οξυγόνο, τα μικρόβια μέσα στην Ατλαντίδα θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένα παράθυρο για τις εξωγήινες μορφές ζωής.
"Αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός τύπου οικοσυστήματος που θα μπορούσε να είναι ενεργό για το Enceladus ή την Ευρώπη αυτή τη στιγμή", δήλωσε ο Brazelton, αναφερόμενος στα υδατικά φεγγάρια του Κρόνου και του Δία, "και ίσως στον Άρη στο παρελθόν".
Ο ROV Jason θα συλλέγει περίπου 30 λίτρα θαλασσινού νερού κάθε μέρα. Μερικά από τα συλλεγέντα ύδατα θα αποθηκευτούν σε καταψύκτες για μελλοντική έρευνα, ενώ μερικά θα αναλυθούν επί τόπου για τη μέτρηση της χημικής σύνθεσης καθώς και των πληθυσμών μικροβίων και ιων. Τα επόμενα χρόνια, οι γενετικοί έλεγχοι των δειγμάτων θαλασσινού νερού θα φωτίζουν τα είδη μικροβίων που ζουν σε αυτό το ακραίο περιβάλλον και πώς καταφέρνουν να επιβιώσουν.
Υπάρχουν επίσης επιστήμονες που πιστεύουν ότι η χαμένη πόλη, ή ένα μέρος σαν αυτό, μπορεί να είναι όπου η ζωή ξεκίνησε στη Γη. "Είναι ένα καλό σύστημα όπου μπορεί να έχει αναπτυχθεί η πρώιμη ζωή", είπε ο Lang. Μικροί πόροι στους τοίχους των καπνοδόχων της Lost City, σε συνδυασμό με βασικό (σε αντίθεση με το όξινο) θαλασσινό νερό και απεριόριστη πηγή ενέργειας στο αέριο υδρογόνου, θα μπορούσαν να παράσχουν τις συνθήκες Goldilocks που απαιτούνται για αυθόρμητη ζωή.
"Η γεωχημεία και η γεωλογία στο Lost City φαίνεται να συνυπάρχουν με τρόπο που θα λύσει το ενεργητικό πρόβλημα κοτόπουλου και αυγών της προέλευσης της ζωής", δήλωσε ο Jeffrey Marlow, ένας μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ ο οποίος δεν εμπλέκεται στην αποστολή. Το πρόβλημα "κοτόπουλο-αυγό" αναφέρεται στο γεγονός ότι ένα κύτταρο χρειάζεται ενέργεια για τη δημιουργία βιομορίων, και τα βιο-μόρια είναι απαραίτητα για την αξιοποίηση της ενέργειας.
Ο Marlow πιστεύει ότι είναι εύλογο το γεγονός ότι το νερό υψηλού pH που στροβιλίζεται στους πόρους των καμινάδων στο Lost City θα μπορούσε να δημιουργήσει ευνοϊκές συνθήκες για να ξεκινήσει η ζωή. Το αέριο υδρογόνο και άλλα μόρια που αναμιγνύονται μαζί στους πόρους μπορεί να δημιουργήσει έναν προ-δρομέα σε ένα κύτταρο, γνωστό ως πρωτό-κύτταρο.
Μια εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης αποκαλύπτει τα εύκαμπτα βιοφίλμ που κατασκευάζονται από μικρόβια εντός και εντός των καπνοδόχων Lost City. (Ευγενική παραχώρηση του Tomaso Bontognali, της Susan Lang και Gretchen Früh-Green) Άλλα μέρη όπως η Lost City υπάρχουν στην βαθιά θάλασσα, αλλά έχουν αποδειχθεί δύσκολο να βρεθούν. Επειδή τα υποπροϊόντα του σερπεντινισμού είναι σχετικά πελώρια - κυρίως περιοχές με υδρογόνο και μεθανίου όπως η Lost City δεν έχουν ισχυρές βιογραφίες όπως άλλα υδροθερμικά συστήματα εξαερισμού, όπως οι μαύροι καπνιστές που τροφοδοτούν αέριο θείου. "Θα θέλαμε ότι οι περιοχές όπως η Lost City είναι αρκετά διαδεδομένες, απλά δεν ξέρουμε πού βρίσκονται, " λέει ο Lang. "Αυτή τη στιγμή, θα λέγαμε ότι η Lost City είναι μοναδική, αλλά πιθανώς δεν είναι μόνη της".
Η εύρεση μιας άλλης χαμένης πόλης σύντομα φαίνεται απίθανο, δεδομένου ότι οι περισσότεροι από τους ωκεανούς δεν έχουν εξερευνηθεί ποτέ από τους ανθρώπους. "Έχουμε δει μόνο ένα μικρό κλάσμα του θαλασσίου ύδατος", λέει ο Marlow. "Υπάρχουν πολλά περισσότερα εκεί έξω για να ανακαλυφθεί." Σύμφωνα με την Υπηρεσία Εθνικών Ωκεανών των Ηνωμένων Πολιτειών, λιγότερο από το 20% του ωκεανού έχει χαρτογραφηθεί ή παρατηρηθεί από τους ανθρώπους.
Ο βαθύς ωκεανός είναι τόσο ένα όριο για τους επιστήμονες όσο ο βαθύς χώρος. Οι ερευνητές μόλις αρχίζουν να καταλαβαίνουν πώς η ποικιλόμορφη ζωή λειτουργεί σε ακραία οικοσυστήματα κοντά στο θαλασσινό νερό και οι επιστήμονες δεν είναι οι μόνοι που κοιτάζουν προς τη βαθιά θάλασσα. Οι ορυκτοί πόροι, όπως το νικέλιο, το κοβάλτιο, το ασήμι και ο χρυσός, έχουν επιδείξει το ενδιαφέρον των μεταλλευτικών επιχειρήσεων, οι οποίες επενδύουν όλο και περισσότερο σε μελλοντική εκμετάλλευση βαθέων υδάτων.
«Όταν ήμουν φοιτητής μαθαίνοντας για τη βαθιά θάλασσα, η ιδέα ότι υπάρχουν ορυκτά στο θαλασσινό νερό που οι βιομηχανίες μπορεί να θέλουν να δουν ήταν απόλυτα επιστημονική ιδέα επειδή δεν ήταν οικονομικά βιώσιμη», δήλωσε ο Orcutt. Τώρα, όμως, υπάρχουν οι απαιτούμενες τεχνολογίες και η Διεθνής Αρχή Θάλασσας (Οργανισμός Ηνωμένων Εθνών που δίνει άδεια για εξόρυξη στα διεθνή ύδατα) δίνει κάθε χρόνο άδειες για εξόρυξη. Μια τέτοια άδεια, που εκδόθηκε τον Αύγουστο του 2017, έδωσε στην Πολωνία το δικαίωμα να εκμεταλλευτεί την περιοχή του θαλασσίου ύδατος όπου βρίσκεται η πόλη Lost.
Μια "κυψέλη" δομή στην Lost City. (Ευγενική προσφορά της Deborah Kelley, Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον) Μερικοί επιστήμονες της θάλασσας λένε ότι η εξόρυξη του θαλασσινού νερού πριν κατανοήσουμε ότι η βασική του βιολογία μπορεί να είναι συνταγή για καταστροφή. "Όπως και με τα σύνορα, είναι πολύ εύκολο να επηρεάσουμε τις αλλαγές χωρίς να γνωρίζουμε ακόμη τι υπάρχει ή τι είναι τα τρωτά σημεία", λέει η Lisa Levin, βιολόγος και συνιδρυτής της Deep Ocean Stewardship Initiative, οικονομολόγους, εμπειρογνώμονες σε θέματα πολιτικής και εκπροσώπους της βιομηχανίας σε θέματα εκμετάλλευσης των θαλασσίων υδάτων. Ο Levin λέει ότι όταν η Πολωνία έλαβε τα δικαιώματα να εξορύξει την περιοχή γύρω από την Lost City, έθεσε μια κόκκινη σημαία για μικροβιολόγους βαθέων υδάτων. "Ήταν ένα καταλυτικό γεγονός."
Πολλοί ερευνητές της θάλασσας καλούν τώρα να συντηρήσουν την πόλη Lost City και μέρη όπως αυτή, υπογραμμίζοντας την παγκόσμια σημασία της βαθιάς ωοσοκομειακής μικροβιολογίας, η οποία συμβάλλει σε κύκλους θρεπτικών ουσιών, μετριασμό του κλίματος και γενετική ποικιλομορφία. "Θέλουμε να επιστήσουμε την προσοχή στο αόρατο κλάσμα της ζωής", λέει ο Orcutt, ο οποίος έχει οργανώσει επιστημονικές συναντήσεις σχετικά με τις επιπτώσεις της εξόρυξης βαθέων υδάτων στη μικροβιακή δραστηριότητα. "Το πάτωμα της θάλασσας έχει αξία. Κάθε φορά που οι επιστήμονες πηγαίνουν στον πυθμένα του ωκεανού, ανακαλύπτονται νέα είδη. Υπάρχει τόσο μεγάλο μέρος του ωκεανού που δεν γνωρίζουμε. "
Αυτή η αποστολή του μήνα στο Lost City θα μας βοηθήσει να μάθουμε λίγο περισσότερο για τους μυστηριώδεις κόσμους παρακάτω.
