Uderz na środku Oceanu Atlantyckiego, na podwodnej górze wznoszącej się ponad 10 000 stóp nad dnem morskim, siedzi Lost City. Setki białych iglic wystają do ciemnego oceanu, obejmując obszar bloku miasta i wznosząc się na wysokość od 30 do 200 stóp. Gorące płyny alkaliczne wypełnione gazowym wodorem wypluwają się ze szczytów tych naturalnych wież do wód na wschód od Grzbietu Środkowoatlantyckiego.
To, co wygląda na dawno opuszczoną metropolię, w rzeczywistości tętni życiem mikroskopijnym. Tryliony drobnoustrojów zamieszkujących Zaginione Miasto, umieszczone na szczycie Masywu Atlantis, stały się fascynacją dla naukowców. Te drobnoustroje, rozwijające się w hydrotermalnym polu wentylacyjnym głęboko na Atlantyku, utrzymują sekret przetrwania życia w tak nieprzyjaznym środowisku - i mogą nawet dostarczyć wskazówek na temat początków życia na Ziemi.
Jutro, 8 września, grupa 22 badaczy, mikrobiologów, geologów i oceanografów pojedzie do Lost City po raz pierwszy od lat. Ta grupa naukowców chce wiedzieć, jak żyją mikroby z Zaginionego Miasta, co jedzą i oddychają oraz jak przetrwają w ekstremalnych temperaturach i ciśnieniach głębokiego oceanu.
„Chcemy wiedzieć, jak tam mieszkają” - mówi współwłaściciel zespołu, William Brazelton, mikrobiolog z University of Utah.
Lost City, odkryte w 2000 roku, jest jednym z niewielu znanych miejsc takich jak na świecie. W przeciwieństwie do bardziej popularnych rodzajów otworów hydrotermalnych, takich jak czarni palacze i wyciek metanu, Lost City nie napędza aktywność wulkaniczna. Otwory wentylacyjne powstają raczej wtedy, gdy woda morska napotyka skały z płaszcza Ziemi, wytwarzając gaz i energię w procesie znanym jako serpentynizacja. Bogata w wapń woda z tych otworów następnie reaguje z węglem w wodzie morskiej, tworząc kultowe kominy węglanowe Lost City.
Węglowe kominy Lost City sfotografowane podczas wyprawy w 2005 r. Do hydrotermalnego systemu wentylacyjnego. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / The Lost City Science Team) Wyrzucanie wodoru z kominów stanowi dostateczne źródło energii dla drobnoustrojów żyjących w Lost City. „To najbliższy darmowy lunch wszechświata” - mówi Brazelton. Kominy uwalniają również metan, cząsteczkę organiczną, która jest bogatym źródłem energii dla wielu rodzajów życia.
Podczas gdy energia jest obfita, nie jest jeszcze jasne, gdzie drobnoustroje w tym ekosystemie głębinowym otrzymują węgiel lub składniki odżywcze. Według współpracownika zespołu Susan Lang, geochemii z University of South Carolina, rozwiązanie tej tajemnicy jest jedną z głównych misji wyprawy.
„Jedno z pytań, na które staramy się odpowiedzieć, to po co te mikroby szukają?” - mówi. „Życie zawsze czegoś szuka.”
Podczas trzytygodniowej wyprawy naukowcy na pokładzie statku badawczego Marynarki Wojennej USA (R / V) Atlantis wyślą zdalnie sterowany pojazd (ROV) o nazwie Jason, w dół na około 2600 stóp do Lost City w celu pobrania próbek. „Jason wygląda jak SUV z wielkim ogonem wychodzącym z tyłu” - mówi Beth Orcutt, mikrobiolog z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, która bierze udział w wyprawie, ale sama się nie wybiera. „Naukowcy używają Jasona jako oczu i ramion na dnie morza.”
Jason będzie zbierał osady z dna morskiego i pobierał małe próbki kominów Lost City, ale przede wszystkim Jason zbierał wodę. Naukowcy z wyprawy planują zebrać wodę wypływającą z kominów, aby uchwycić drobnoustroje żyjące głęboko w masywie Atlantis. Naukowcy wysunęli hipotezę, że drobnoustroje w górach wprowadzają do ekosystemu węgiel i składniki odżywcze, co umożliwia życie drobnoustrojom na powierzchni kominów.
„To pokazuje, że Ziemia jest silnie połączonym systemem”, mówi Lang. „Nawet naprawdę dziwne organizmy żyjące pod dnem morskim umożliwiają życie na powierzchni.”
ROV Jason, który zbada Lost City i pobierze próbki w tym miesiącu. (Tom Kleindinst / Woods Hole Oceanographic Institution) Ustalenie, w jaki sposób drobnoustroje przeżywają w górach, gdzie niegościnne warunki otaczają proces serpentynizacji, mogą również dać wgląd w możliwe życie na innych planetach. Ponieważ składniki są stosunkowo proste (skały i woda morska), a środowisko jest wolne od tlenu, drobnoustroje w Atlantydzie mogą być oknem na pozaziemskie formy życia.
„Jest to przykład rodzaju ekosystemu, który może być aktywny na Enceladusie lub w Europie w tej chwili”, powiedział Brazelton, odnosząc się do wodnistych księżyców Saturna i Jowisza, „a może Marsa w przeszłości”.
ROV Jason będzie codziennie zbierał około 30 litrów wody morskiej. Część zebranej wody będzie przechowywana w zamrażarkach do przyszłych badań, a część będzie analizowana na miejscu w celu zmierzenia składu chemicznego, a także populacji drobnoustrojów i wirusów. W ciągu następnych lat testy genetyczne próbek wody morskiej pozwolą ustalić, jakie rodzaje drobnoustrojów żyją w tym ekstremalnym środowisku i jak udaje im się przeżyć.
Są też naukowcy, którzy wierzą, że Zaginione Miasto lub podobne miejsce może być miejscem, gdzie życie zaczęło się na Ziemi. „To dobry system, w którym mogły rozwinąć się wczesne lata życia” - powiedział Lang. Małe pory w ścianach kominów Lost City, w połączeniu z podstawową (w przeciwieństwie do kwaśnej) wodą morską i nieograniczonym źródłem energii w gazowym wodorze, mogą zapewnić warunki Goldilocks potrzebne do spontanicznego życia.
„Wygląda na to, że geochemia i geologia w Lost City łączą się w sposób, który rozwiązałby energetyczny problem jaj i kurzych źródeł życia” - powiedział Jeffrey Marlow, mikrobiolog z Harvard University, który nie bierze udziału w wyprawie. Problem „jaja kurze i jaja” odnosi się do faktu, że komórka potrzebuje energii do tworzenia biocząsteczek, a biocząsteczki są potrzebne do wykorzystania energii.
Marlow uważa, że jest prawdopodobne, że woda o wysokim pH wirująca w porach komina w Lost City może stworzyć sprzyjające warunki do rozpoczęcia życia. Wodór i inne cząsteczki mieszające się w porach mogą tworzyć kursor wstępny do komórki, zwanej proto-komórką.
Obraz skaningowego mikroskopu elektronowego ujawnia zwięzłe biofilmy wykonane z drobnoustrojów na i wewnątrz kominów Lost City. (Dzięki uprzejmości Tomaso Bontognali, Susan Lang i Gretchen Früh-Green) Inne miejsca, takie jak Lost City, istnieją na głębokim morzu, ale okazały się trudne do znalezienia. Ponieważ produkty uboczne serpentynizacji są względnie przyziemne - głównie wodór i metan - miejsca takie jak Lost City nie mają silnych biosignatur, jak inne hydrotermalne systemy wentylacyjne, takie jak czarne palacze wyrzucające gaz siarkowy. „Zakładamy, że witryny takie jak Lost City są dość rozpowszechnione, po prostu nie wiemy, gdzie się znajdują”, mówi Lang. „W tej chwili powiedzielibyśmy, że Lost City jest wyjątkowe, ale prawdopodobnie nie jest samo.”
Znalezienie innego Zaginionego Miasta wkrótce wydaje się mało prawdopodobne, biorąc pod uwagę, że większość oceanu nigdy nie była badana przez ludzi. „Widzieliśmy tylko niewielką część dna morskiego” - mówi Marlow. „Jest o wiele więcej do odkrycia.” Według danych amerykańskiej National Ocean Service, mniej niż 20 procent oceanu zostało zmapowane lub zaobserwowane przez ludzi.
Głęboki ocean jest tak samo granicą dla naukowców, jak głęboka przestrzeń kosmiczna. Naukowcy dopiero zaczynają rozumieć, jak różnorodne życie funkcjonuje w ekstremalnych ekosystemach w pobliżu dna morskiego, a naukowcy nie są jedynymi, którzy spoglądają w głąb morza. Surowce mineralne, takie jak nikiel, kobalt, srebro i złoto, wzbudziły zainteresowanie firm wydobywczych, które coraz częściej inwestują w przyszłą eksploatację głębinową.
„Gdy byłem studentem, który uczy się o głębinach morskich, pomysł, że na dnie morskim znajdują się minerały, które przemysł mógłby chcieć wydobywać, był całkowicie pomysłem science fiction, ponieważ nie był w ogóle opłacalny ekonomicznie” - powiedział Orcutt. Ale teraz wymagane są tutaj technologie, a Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego (agencja Narodów Zjednoczonych, która wydaje zezwolenie na wydobycie na wodach międzynarodowych) co roku wydaje zezwolenia na poszukiwanie górnictwa. Jedno takie pozwolenie, wydane w sierpniu 2017 r., Dało Polsce prawo do eksploatacji obszaru dna morskiego, na którym znajduje się Lost City.
Struktura „ula” w Lost City. (Dzięki uprzejmości Deborah Kelley, University of Washington) Niektórzy naukowcy morscy twierdzą, że wydobycie dna morskiego, zanim zrozumiemy jego podstawową biologię, może być receptą na katastrofę. „Tak jak w przypadku każdej granicy, łatwo jest wpływać na zmiany, nawet nie wiedząc, co tam jest i jakie są luki” - mówi Lisa Levin, biolog głębinowy i współzałożyciel Deep Ocean Stewardship Initiative, której celem jest przybliżenie naukowcom, ekonomiści, eksperci ds. polityki i przedstawiciele przemysłu wspólnie w kwestiach związanych z eksploatacją głębin morskich. Levin mówi, że kiedy Polska otrzymała prawa do kopania obszaru wokół Lost City, podniosła czerwoną flagę dla mikrobiologów głębinowych. „To było wydarzenie katalityczne”.
Wielu badaczy głębinowych wzywa obecnie do ochrony Lost City i podobnych miejsc, podkreślając globalne znaczenie mikrobiologii głębokich oceanów, która przyczynia się do cykli odżywczych, łagodzenia klimatu i różnorodności genetycznej. „Chcemy zwrócić uwagę na niewidzialną część życia” - mówi Orcutt, który zorganizował spotkania naukowe na temat wpływu wydobycia głębinowego na aktywność drobnoustrojów. „Dno morskie ma wartość. Za każdym razem, gdy naukowcy schodzą na dno oceanu, odkrywane są nowe gatunki. Jest tyle oceanu, o którym nie wiemy.
Wyprawa w tym miesiącu do Lost City pomoże nam dowiedzieć się nieco więcej o tajemniczych światach poniżej.
