Η θάλασσα της Ανταρκτικής, όπου οι παγετώνες παρασύρονται στην επιφάνεια. Τι είδους κόσμος βρίσκεται 1.300 μέτρα κάτω από την επιφάνεια; Οι επιστήμονες έχουν επιτύχει τώρα να παρατηρήσουν άμεσα ένα βασίλειο που είχε προηγουμένως συναχθεί αντί να δει. Εκεί, το καυτό υγρό ανέβηκε προς τα πάνω από τον πυθμένα της θάλασσας και ένα μοναδικό θαλάσσιο οικοσύστημα, διαφορετικό από οποιοδήποτε τεκμηριωμένο προηγουμένως, ακμάζει.
Το Ινστιτούτο Πολικών Ερευνών της Κορέας (KOPRI) ανακοίνωσε ότι μια ομάδα με επικεφαλής την κύρια ερευνήτρια Park Sung-hyun ολοκλήρωσε με επιτυχία μια αποστολή στο ερευνητικό σκάφος Araon στην περιοχή της κορυφογραμμής στη μέση του ωκεανού της Ανταρκτικής, περίπου 1.200 χιλιόμετρα από το σταθμό Jangbogo.
Η αποστολή χρησιμοποίησε ένα μη επανδρωμένο υποβρύχιο για να διερευνήσει απευθείας τις υδροθερμικές οπές κατά μήκος της κορυφογραμμής της Ανταρκτικής στο μέσο του ωκεανού. Το Korea Polar Research Institute περιέγραψε το επίτευγμα ως παγκόσμια πρωτοτυπία.
Μέχρι τώρα, οι ακραίες συνθήκες των βαθέων υδάτων της Ανταρκτικής είχαν κάνει την ίδια την πρόσβαση τρομερή πρόκληση. Ανίκανοι να παρατηρήσουν απευθείας τον πυθμένα της θάλασσας, οι ερευνητές έπρεπε να εξαρτηθούν πλήρως από έμμεσες μεθόδους – μειώνοντας τον εξοπλισμό δειγματοληψίας για τη συλλογή και την ανάκτηση δειγμάτων. Οι θέσεις, η κατανομή και η οικολογική δομή των υδροθερμικών αεραγωγών παρέμεναν επίσης σε μεγάλο βαθμό θέμα εκτίμησης. Με αυτή την αποστολή που επιτρέπει στους ερευνητές να παρατηρούν το περιβάλλον των βαθέων υδάτων από πρώτο χέρι και να συλλέγουν δεδομένα απευθείας, η έρευνα υδροθερμικών αεραγωγών της Ανταρκτικής αναμένεται να αποκτήσει σημαντική δυναμική.
Καυτό υγρό εκρήγνυται βαθιά κάτω από τις θάλασσες της Ανταρκτικής
Τα επιφανειακά νερά της Ανταρκτικής είναι ένας κρύος, ακίνητος κόσμος πάγου, που αιωρείται γύρω από τον μείον ένα βαθμό Κελσίου. Χιλιάδες μέτρα πιο κάτω, ωστόσο, υδροθερμικές οπές διαπερνούν κατάγματα στον φλοιό της Γης, στέλνοντας υγρά που θερμαίνονται σε θερμοκρασία άνω των 300 βαθμών Κελσίου να ανεβαίνουν προς τα πάνω. Είναι ένας κόσμος που δεν μοιάζει καθόλου με τίποτα στην επιφάνεια.
Οι υδροθερμικοί αεραγωγοί σχηματίζονται ανεξάρτητα από το ψυχρό κλίμα στην επιφάνεια. Το θαλασσινό νερό εισχωρεί σε ρωγμές στον ωκεάνιο φλοιό, θερμαίνεται από το μάγμα κάτω και εκρήγνυται πίσω στον ωκεανό φορτωμένο με μέταλλα όπως σίδηρο, χαλκό και ψευδάργυρο, μαζί με υδρόθειο και μεθάνιο. Ένας κρίσιμος παράγοντας σε αυτή τη διαδικασία είναι η τεράστια πίεση του νερού στο βάθος. Επειδή η πίεση αυξάνεται κατά μία ατμόσφαιρα για κάθε δέκα μέτρα βάθους, το ανερχόμενο υγρό μπορεί να παραμείνει υγρό χωρίς να βράζει ακόμη και σε θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους 300 βαθμούς Κελσίου.
Τούτου λεχθέντος, θα ήταν δύσκολο να υποστηριχθεί ότι οι υδροθερμικές οπές μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τη θερμοκρασία του ωκεανού της Ανταρκτικής. Το εκτοξευόμενο ρευστό αναμιγνύεται γρήγορα με το παγωμένο θαλασσινό νερό και ψύχεται απότομα μέσα σε μερικές δεκάδες μέτρα. Η θερμότητα δεν εξαπλώνεται στον ευρύτερο ωκεανό. Οι θερμοκρασίες του νερού στην Ανταρκτική εξακολουθούν να διέπονται από μεγάλης κλίμακας φυσικές δυνάμεις όπως το ηλιακό φως και η κυκλοφορία των ωκεανικών ρευμάτων της Ανταρκτικής. Οι υδροθερμικές οπές είναι καλύτερα κατανοητές ως εντοπισμένες, εξαιρετικές πηγές θερμότητας που περιορίζονται στον βαθύ βυθό του ωκεανού.
Αυτό δεν σημαίνει ότι οι υδροθερμικοί αεραγωγοί δεν προκαλούν καμία αλλαγή. Σε ακραία περιβάλλοντα, ακόμη και μια μέτρια πηγή ενέργειας μπορεί να γίνει κρίσιμος πόρος για τη ζωή. Οι υδροθερμικές οπές δημιουργούν οικοσυστήματα στον πυθμένα της Ανταρκτικής που δεν έχουν καμία ομοιότητα με αυτά στην επιφάνεια. Στη βαθιά θάλασσα, όπου δεν διεισδύει το φως του ήλιου και η φωτοσύνθεση είναι αδύνατη, η ζωή συντηρείται μέσω της χημειοσύνθεσης. Οι μικροοργανισμοί διασπούν το υδρόθειο και το μεθάνιο που απελευθερώνεται από τους αεραγωγούς για να παράγουν οργανική ύλη, και σε αυτό το θεμέλιο, διάφορες κοινότητες οργανισμών επικρατούν. Μερικοί οργανισμοί επιβιώνουν φιλοξενώντας συμβιωτικά μικρόβια μέσα ή πάνω στο σώμα τους, αντλώντας ενέργεια απευθείας από αυτά.
Αυτές οι ακραίες συνθήκες έχουν δημιουργήσει οικοσυστήματα βαθέων υδάτων. Αντί για τους σωληνοσκώληκες και τα μύδια που βρίσκονται συνήθως σε υδροθερμικές οπές στον Ειρηνικό και τον Ατλαντικό, η Ανταρκτική φιλοξενεί τις δικές της ξεχωριστές γενεαλογίες καρκινοειδών, μαλακίων και εχινόδερμων. Επειδή αυτοί οι οργανισμοί περιορίζονται σε περιοχές που εκτείνονται μόλις δεκάδες έως εκατοντάδες μέτρα γύρω από κάθε αεραγωγό και είναι απομονωμένοι ο ένας από τον άλλο, κάθε τοποθεσία αναπτύσσει τη δική της ξεχωριστή βιολογική κοινότητα.
Γιατί η εξερεύνηση των αεραγωγών βαθέων υδάτων της Ανταρκτικής είναι τόσο δύσκολη
Οι ίδιοι οι υδροθερμικοί αεραγωγοί δεν είναι μια εντελώς νέα ανακάλυψη. Από τη δεκαετία του 1970, πολυάριθμες οπές εξαερισμού έχουν βρεθεί κατά μήκος των κορυφογραμμών του μέσου ωκεανού στον Ειρηνικό και τον Ατλαντικό. Οι υποκείμενοι μηχανισμοί τους είναι επίσης σχετικά καλά κατανοητοί στην επιστημονική κοινότητα. Στα νερά της Ανταρκτικής, ωστόσο, η κατάσταση είναι διαφορετική. Αν και η μεσοωκεάνια κορυφογραμμή που περιβάλλει την Ανταρκτική έχει όλες τις απαραίτητες συνθήκες για υδροθερμικές οπές, η διεξοδική επιτόπια εξερεύνηση ήταν εξαιρετικά σπάνια. Αυτό οφείλεται στα σκληρά περιβαλλοντικά εμπόδια που έχουν σταθεί εμπόδιο στην εξερεύνηση.
Τα νερά της Ανταρκτικής βρίσκονται σε τεράστιες αποστάσεις από οποιαδήποτε κατοικημένη περιοχή. Η επίτευξη της περιοχής στόχου με ερευνητικό προσωπικό, εξοπλισμό εξερεύνησης βαθέων υδάτων και προμήθειες μεγάλης κλίμακας απαιτεί ένα ταξίδι που διαρκεί εβδομάδες έως μήνες. Η εφοδιαστική του ταξιδιού και μόνο καταναλώνει τεράστιους πόρους. Η απλή άφιξη με ασφάλεια στο χώρο, δεδομένης της απόστασης, χρησιμεύει ως σημαντικό εμπόδιο της ίδιας της αποστολής.
Η δυσκολία λειτουργίας του εξοπλισμού θέτει μια άλλη πρόκληση. Ένα μη επανδρωμένο υποβρύχιο βαθέων υδάτων είναι ένα σύστημα που εξαρτάται από τον συντονισμό εξειδικευμένου προσωπικού, δεμένα καλώδια και πλοία υποστήριξης. Εξαιτίας αυτής της πολυπλοκότητας, το κόστος της αποστολής εκτείνεται πολύ πέρα από τον χρόνο που δαπανάται κάτω από το νερό. Κατά τη μίσθωση υποβρύχιου εξοπλισμού, η δαπάνη πολλαπλασιάζεται επειδή οι ομάδες πρέπει να καλύψουν τα τέλη ενοικίασης για ολόκληρο το ταξίδι καθώς και τα έξοδα διαμονής των μηχανικών που αποστέλλονται.
극지연, 남극 심해 생명체 직접 캤다
Μια τυπική αποστολή στην Ανταρκτική απαιτεί έναν έως δύο μήνες ιστιοπλοΐας, ωστόσο το υποβρύχιο μπορεί να λειτουργήσει μόνο για λίγες μέρες. Είναι μια αναλογία που κάνει την οικονομική επιβάρυνση ιδιαίτερα μεγάλη.
Εξαιτίας αυτών των περιορισμών, η έρευνα για τους υδροθερμικούς αεραγωγούς της Ανταρκτικής είχε από καιρό περιοριστεί σε έμμεσες μεθόδους.
Το σημείο καμπής για την έρευνα υδροθερμικών αεραγωγών της Ανταρκτικής ήρθε με την εξερεύνηση της κορυφογραμμής της Ανατολικής Σκωτίας. Η αποστολή παρατήρησε άμεσα το υδροθερμικό υγρό υψηλής θερμοκρασίας που εκτοξεύεται από το βαθύ βυθό της θάλασσας σε περίπου 2.500 μέτρα. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν το 2012.
Η ανακάλυψη βιολογικών κοινοτήτων που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ προηγουμένως αύξησε τη σοβαρή πιθανότητα οι υδροθερμικές οπές της Ανταρκτικής να φιλοξενούν ξεχωριστά δικά τους οικοσυστήματα.
Έκτοτε, σημάδια υδροθερμικής δραστηριότητας έχουν ανιχνευθεί σε πολλά επιπλέον νερά της Ανταρκτικής. Ακόμα κι έτσι, οι άμεσες παρατηρήσεις των οικοσυστημάτων βαθέων υδάτων εκεί παραμένουν εξαιρετικά σπάνιες. Οι αεραγωγοί έχουν επιβεβαιωθεί σε λίγες μόνο τοποθεσίες, υπολείποντας κατά πολύ μιας ολοκληρωμένης κατανόησης του οικοσυστήματος των βαθέων υδάτων της Ανταρκτικής.
Γνωρίστε τον Ariari, τον υποβρύχιο που βυθίζεται στις ηφαιστειακές οπές της Ανταρκτικής
Μια κορεατική ερευνητική ομάδα ξεκίνησε μια αποστολή πλήρους κλίμακας σε ένα ανεξερεύνητο τμήμα της κορυφογραμμής της Ανταρκτικής στη μέση του ωκεανού. Η ομάδα του Korea Polar Research Institute έθεσε το βλέμμα της σε μια περιοχή ανοιχτού ωκεανού, περίπου 1.200 χιλιόμετρα από το σταθμό Jangbogo, που βρίσκεται στη Victoria Land, στην Ανταρκτική. Το δυσπρόσιτό του το είχε καταστήσει μια από τις πιο αξιόλογες ανεξερεύνητες ζώνες, όπου δεν είχε γίνει ποτέ άμεση παρατήρηση.
«Η μέση του ωκεανού κορυφογραμμή που περιβάλλει την Ανταρκτική ήταν σχεδόν εξ ολοκλήρου ανεξερεύνητη, αλλά με υποδομές όπως το παγοθραυστικό ερευνητικό σκάφος Araon τώρα, η πρόσβαση έγινε εφικτή», δήλωσε η κύρια ερευνήτρια Park Sung-hyun. Πρόσθεσε ότι η ομάδα είχε πραγματοποιήσει αποστολές συνεχώς από το 2011 και μετά από χρόνια συσσώρευσης δεδομένων για τον εντοπισμό των θέσεων υδροθερμικών αεραγωγών κατά μήκος της κορυφογραμμής, ανέπτυξε το υποβρύχιο σε αυτές τις ακριβείς τοποθεσίες.
Μέχρι τώρα, η ομάδα δεν μπορούσε να παρατηρήσει άμεσα την περιοχή και βασιζόταν σε έμμεσες μεθόδους για τη συλλογή δειγμάτων. Χωρίς τη δυνατότητα να δουν τον πυθμένα της θάλασσας, έπρεπε να εξαρτώνται από εξοπλισμό βυθοκόρησης που έξυνε υλικό από τον πυθμένα τυχαία. Παρά αυτούς τους περιορισμούς, η ομάδα επιβεβαίωσε την παρουσία οργανισμών βαθέων υδάτων μέσω υποβρύχιων καμερών το 2017 και συνέλεξε περίπου 350 κιλά δείγματα ορυκτών χρησιμοποιώντας εξοπλισμό βυθοκόρησης πέρυσι.
Ωστόσο, οι έμμεσες μέθοδοι είχαν σαφείς περιορισμούς. Επειδή τα δείγματα έπρεπε να συλλεχθούν χωρίς να δούμε την τοποθεσία από πρώτο χέρι, ήταν δύσκολο να ασφαλιστούν με ακρίβεια τα δείγματα που χρειάζονταν και ο κίνδυνος ζημιάς κατά την ανάκτηση ήταν υψηλός. Η ομάδα έκανε μια θεμελιώδη αλλαγή στην προσέγγισή της στην εξερεύνηση. Αποφάσισαν να αναπτύξουν ένα μη επανδρωμένο υποβρύχιο από το παγοθραυστικό ερευνητικό σκάφος για να παρατηρήσει απευθείας τα βαθιά νερά της Ανταρκτικής.
Για το σκοπό αυτό, η ομάδα συνεργάστηκε με μια εταιρεία ρομποτικής για να αρχίσει να αναπτύσσει ένα μη επανδρωμένο υποβρύχιο σχεδιασμένο για εξερεύνηση βαθέων υδάτων. Στόχος ήταν η μείωση του κόστους και η δημιουργία της απαραίτητης τεχνογνωσίας στο εσωτερικό.
Το προκύπτον μη επανδρωμένο υποβρύχιο βαθέων υδάτων, που ονομάζεται Ariari, είναι ικανό να καταδύεται σε βάθη έως και 6.000 μέτρων. Ο Αριάρι απέδειξε την αξία του μέσα στον αγωνιστικό χώρο. Κατεβαίνοντας 1.300 μέτρα κάτω από την επιφάνεια, παρακολούθησε τις αλλαγές στη θερμοκρασία και τη χημική σύνθεση και κατέλαβε μια ενεργή υδροθερμική οπή εν λειτουργία. Κατέγραψε βίντεο σε πραγματικό χρόνο από κατασκευές καμινάδας που εκτοξεύουν υπέρθερμο υγρό, τις γύρω βιολογικές κοινότητες και τη διανομή ορυκτών, ενώ συλλέγει επιλεκτικά άθικτα δείγματα προσαρμοσμένα στους ερευνητικούς στόχους της ομάδας.
Η ομάδα του Korea Polar Research Institute ανέφερε ότι εξασφάλισε μια ποικιλία βιολογικών δειγμάτων στην τοποθεσία. Χρησιμοποιώντας ρομποτικούς βραχίονες και συσκευές αναρρόφησης τοποθετημένες στο υποβρύχιο, η ομάδα συνέλεξε συνολικά 12 οργανισμούς βαθέων υδάτων, συμπεριλαμβανομένων κνιδάριων, σφουγγαριών και εχινόδερμων. Ορισμένα από τα δείγματα πιστεύεται ότι είναι προηγουμένως άγνωστα είδη. Η ομάδα πιστεύει ότι επειδή αυτοί οι οργανισμοί έχουν ζήσει σε ένα τόσο ακραίο περιβάλλον, είναι πιθανό να αποκαλύψουν νέες μορφές οικολογικής προσαρμογής. Μέσω της ανάλυσης παρακολούθησης, η ομάδα σχεδιάζει να αποκαλύψει τις βιολογικές αρχές που διέπουν τα υδροθερμικά οικοσυστήματα της Ανταρκτικής.
Η αποστολή έδωσε επίσης πολύτιμα στοιχεία για το γεωλογικό μέτωπο. Η ομάδα παρατήρησε άμεσα την εκτεταμένη χωρική κατανομή θειούχων μεταλλευμάτων πλούσιων σε χαλκό και ψευδάργυρο που απλώνονται στην περιοχή γύρω από τις υδροθερμικές οπές.
«Η άμεση παρατήρηση του υδροθερμικού περιβάλλοντος βαθέων υδάτων στην κορυφογραμμή του μέσου ωκεανού της Ανταρκτικής με ένα μη επανδρωμένο υποβρύχιο είναι σπάνια ακόμη και σε παγκόσμια κλίμακα», είπε ο Park, προσθέτοντας ότι η προηγμένη ρομποτική κατέστησε δυνατή τη λήψη πολύ ακριβέστερων δεδομένων και δειγμάτων από ό,τι οι συμβατικές έρευνες επί πλοίων.
Η ιστορία δημιουργήθηκε σε συνεργασία με τους συναδέλφους μας στο Δημοφιλής Επιστήμη Κορέα.
PopSci 2025 Τα καλύτερα νέα
VIA: www.popsci.com
