Żadne miejsce na Ziemi nie jest wolne od wpływów ludzkich - nawet dno najgłębszych rowów w oceanie.
Stwierdzono, że podobne do krewetek stworzenia z trzech rowów oceanicznych na Zachodnim Pacyfiku gryzą żywność opadającą z powierzchni, pozostawiając unikalny ślad chemiczny z dziesięcioletnich testów bomb jądrowych w ciałach skorupiaków głębinowych. Odkrycia opublikowane niedawno w Geophysical Research Letters nie tylko pomagają naukowcom morskim dowiedzieć się, jak przetrwają mieszkańcy dna, ale także podkreślają głębokości, na które mogą przenikać wpływy ludzkości.
Głębokie rowy oceaniczne mogą należeć do najmniej zbadanych zakątków na Ziemi. Najgłębszy z nich, Rów Mariany na Oceanie Spokojnym, sięga około 36 000 stóp poniżej poziomu morza. (Góra Everest mogłaby siedzieć na dnie, a jej szczyt nadal leżałby pod ponad milą wody.) Na dnie temperatura unosi się tuż nad zamarzaniem, a woda wywiera ciśnienie ponad 1000 razy większe niż na powierzchni.
„Biologicznie okopy [oceaniczne] są uważane za najbardziej nieskazitelne siedliska na Ziemi”, mówi Weidong Sun, geochemik z Instytutu Oceanologii w Chinach i współautor nowych badań. „Interesuje nas, jak życie tam żyje, jakie jest jego źródło pożywienia i czy działalność człowieka ma jakikolwiek wpływ”.
Lanceola clausi, byk- amfipat, rzadki gatunek głębinowy schwytany poniżej 1000 metrów. (Russ Hopcroft / Universal History Archive / UIG via Getty Images) W tych ciemnych głębinach jednym z najczęstszych stworzeń jest podobny do krewetek amfipod, rodzina skorupiaków, które wymiatają dno oceanu w poszukiwaniu pożywienia. To, skąd pochodzi ta żywność, jest przedmiotem dyskusji. Potencjalne źródła obejmują kąty, które przesączają się z wnętrza Ziemi, bogaty w składniki odżywcze osad, który zsuwa się po stromych ścianach wykopów lub smaczny odpad, który unosi się z powierzchni.
Niedawny ciąg głębinowych płazów zaoferował Sunowi i jego współpracownikom szansę rozwiązania tej morskiej tajemnicy. Korzystając z pułapek na przynęty, dwa chińskie statki badawcze w 2017 r. Zbierały amfodody z trzech rowów na Zachodnim Pacyfiku, w tym ze słynnego rowu Mariana. Zespół Sun przeanalizował chemicznie tkankę mięśniową i zawartość jelit amfipodów i znalazł podwyższone poziomy węgla-14, ciężkiego wariantu węgla. Poziomy ściśle odpowiadały liczebności występującej w pobliżu powierzchni oceanu, gdzie ilość węgla-14 jest wyższa niż zwykle dzięki testom bombowym przeprowadzonym ponad pół wieku temu.
Węgiel występuje w kilku różnych odmianach, w zależności od liczby neutronów wpychanych do jego jądra atomowego. Około jeden na każdy bilion atomów węgla na Ziemi ma dwa dodatkowe neutrony. Ta forma, znana jako węgiel-14, występuje naturalnie dzięki szybkim cząsteczkom atomowym z głębokiego kosmosu uderzającego w atomy azotu. Ale w połowie XX wieku ludzie podwoili ilość węgla-14 w atmosferze.
Według Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej w latach 1945–1963 Stany Zjednoczone i Związek Radziecki (z niewielką pomocą Wielkiej Brytanii i Francji) zdetonowały prawie 500 bomb jądrowych, z których 379 wybuchło w atmosferze. Testy te dramatycznie zwiększyły ilość węgla-14 na naszej planecie. Traktat o zakazie prób z 1963 r. Położył kres większości prób atmosferycznych i podwodnych, a poziomy węgla-14 w atmosferze zaczęły powoli wracać do normy - choć nadal są wyższe niż poziomy przed nuklearne - jako wody oceaniczne i życie na lądzie pochłonięty węgiel z powietrza.
Ten stały spadek poziomu węgla-14, którego okres półtrwania wynosi około 5 730 lat, stał się użytecznym narzędziem do ustalenia wieku i źródła materii organicznej. Przez całe życie organizmu zatrzymuje się na węglu w środowisku. Kiedy organizm umiera, ta wymiana ustaje. Mierząc ilość węgla w postaci węgla-14, naukowcy mogą ustalić, kiedy zmarł organizm.
Różne miejsca na Ziemi mają również bardzo zmienne zapasy węgla-14. Materiał organiczny z planety jest w dużej mierze wolny od węgla-14. Osady ze ścian rowów oceanicznych mają również bardzo niski poziom. Ale materiał z powierzchni oceanu odzwierciedla stosunkowo duże ilości w atmosferze.
W tkance mięśniowej zebranych amfipodów poziomy węgla-14 ściśle pasowały do obfitości powierzchni od 2004 do 2007 r., Co sugeruje, że stworzenia te żyją przez ponad dekadę. Ich kuzyni blisko powierzchni żyją zwykle tylko przez dwa lata. Tymczasem świeżo strawione pożywienie w jelitach amfipodów miało poziomy węgla 14 podobne do tych, które można znaleźć we współczesnych próbkach powierzchniowych, co sugeruje, że flotsam powierzchniowy szybko spada do najgłębszych rowów, w których amfipody go szaleją.
Mapa rowu Mariana z oznaczeniem Challenger Deep, najgłębszym znanym punktem oceanu o głębokości około 36 000 stóp. (Kmusser przez Wikicommons CC BY 2.5) Podczas gdy sygnatura bomby atomowej została zarejestrowana kilka mil w dół na Zachodnim Atlantyku, nikt wcześniej nie widział jej tak głęboko. „Jest to po prostu interesujące, ponieważ wszyscy wychodzą z domu” - mówi Robert Key, oceanograf z Princeton, który nie był zaangażowany w to badanie. Wskazuje, że zaczynając około mili pod powierzchnią północnego Pacyfiku, poziomy węgla-14 ściśle odpowiadają temu, jak wyglądała atmosfera przed testami bombowymi. „Wysoka zawartość węgla-14 [w amfipodach] może pochodzić tylko z jedzenia, które schodzi z góry”, mówi.
Obfitość materiału wytworzonego podczas testów bomb nuklearnych wysoko na niebie w ciałach głęboko mieszkających amfipodów podkreśla bardzo bliski związek między działalnością człowieka a najbardziej odizolowanymi obszarami morza.
„To rzeczywiście niezwykłe wyniki, ale nie jestem zaskoczony” - mówi Timothy Shank, badacz z Woods Hole Oceanographic Institution. „Od 25 lat prowadzenia badań i badań nad ekosystemami głębinowymi uważam, że ich związek z nami jest bliższy niż kiedykolwiek myśleliśmy.” Toalety i prysznice czają się dwie mile w dół, mówi, podczas gdy śmieci z plastiku i metalu pojawiły się w większej ilości niż 30 głębokowodnych kanionów u wschodnich wybrzeży Stanów Zjednoczonych.
I nie jest to pierwszy raz, kiedy naukowcy widzieli okopowe amfibie zajmujące się odpadami ludzkości. W artykule z 2017 r. W Nature Ecology & Evolution podano, że amfipody z dwóch okopów na Zachodnim Pacyfiku zawierały podwyższone poziomy PCB zanieczyszczeń przemysłowych, niegdyś powszechnie stosowanych w urządzeniach elektronicznych, oraz PBDE, środka zmniejszającego palność. W niektórych amfipodach z rowu Mariana poziomy PCB były nawet 50 razy wyższe niż poziomy występujące u krabów złowionych w pobliżu rzeki Liaohe, jednej z najbardziej zanieczyszczonych rzek w Chinach.
Słońce i koledzy nie skończyli ze swoimi amfipodami ani bogatym ekosystemem kwitnącym w tych podwodnych kanionach. „W bardzo głębokich, bardzo ciemnych miejscach jest wiele stworzeń” - mówi Sun. „Chcemy zrozumieć, w jaki sposób ekosystem radzi sobie z działalnością człowieka… i jak system reaguje na tak duże zanieczyszczenie z powierzchni”.
