Smack sredi Atlantskega oceana, pod podvodno goro, ki se dviga več kot 10.000 čevljev nad morsko dno, sedi izgubljeno mesto. Na stotine belih spierjev skoti v temen ocean, ki se razprostira na območju mestnega bloka in se dviga med 30 in 200 čevljev visok. Vroče alkalne tekočine, napolnjene s vodikovim plinom, se iz vrhov teh naravnih stolpov odvajajo v vode vzhodno od Srednjeatlantskega grebena.
Kar je videti kot že davno zapuščena metropola, je v resnici prepredeno z mikroskopskim življenjem. Trilijoni mikrobov prebivalcev izgubljenega mesta, ki so se dvigali na vrhu Atlantskega masiva, so postali znanstveniki fascinacija. Ti mikrobi, ki uspevajo v hidrotermalnem odzračevalnem polju globoko v Atlantiku, skrivajo življenjsko preživetje v tako sovražnih okoljih - in lahko celo namigajo o izvoru življenja na Zemlji.
Jutri, 8. septembra, bo skupina 22 raziskovalcev, mikrobiologov, geologov in oceanografov prvič v letih odpotovala v Izgubljeno mesto. Ta skupina znanstvenikov želi vedeti, kako mikrobi izgubljenega mesta preživljajo življenje, kaj jedo in dihajo ter kako preživijo v ekstremnih temperaturah in pritiskih globokega oceana.
"Želimo vedeti, kako živijo tam, " pravi vodja ekipe William Brazelton, mikrobiolog z univerze v Utahu.
Odkrito leta 2000 je Lost City eno samo redkih znanih krajev, kakršen je na planetu. Za razliko od bolj pogostih vrst hidrotermalnih zračnikov, kot so črni kadilci in metan, izgubljeno mesto ne poganja vulkanska aktivnost. Namesto tega so odprtine nastale, ko morska voda naleti na skalo z zemeljskega plašča, kar ustvarja plin in energijo v procesu, ki je znan kot serpentinizacija. Voda, bogata s kalcijem, iz teh iztokov nato reagira z ogljikom v morski vodi, da tvori ikonične karbonatne dimnike Lost City.
Karbonatni dimniki Lost City so bili odkriti med odpravo leta 2005 na hidrotermalni prezračevalni sistem. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / Znanstvena ekipa izgubljenega mesta) Vodni plin, ki se odvaja iz dimnikov, zagotavlja dovolj energije za mikrobe, ki živijo v Lost Cityju. "To je najbližje brezplačno kosilo, ki ga ponuja vesolje, " pravi Brazelton. Dimniki sproščajo tudi metan, organsko molekulo, ki je bogat vir energije za številne vrste življenja.
Čeprav je energije v izobilju, še ni jasno, kje mikrobi v tem globokomorskem ekosistemu dobivajo ogljik ali hranila. Po besedah sovoditelja ekipe Susan Lang, geokemičarke na Univerzi v Južni Karolini, je razrešitev te skrivnosti ena izmed glavnih nalog ekspedicije.
"Eno od vprašanj, ki se jih trudimo lotiti, je, za kaj se ti mikrobi zabrišejo, " pravi. "Življenje se vedno nekaj išče."
Med tritedensko ekspedicijo bodo znanstveniki na raziskovalnem plovilu ameriške mornarice (R / V) Atlantis poslali vozilo z daljinskim upravljanjem (ROV) z imenom Jason po padcu vzorcev v približno 2600 čevljev v izgubljeno mesto). "Jason je videti kot SUV z velikim repom, ki prihaja od zadaj, " pravi Beth Orcutt, mikrobiologinja iz bigelowskega laboratorija za oceanske znanosti, ki sodeluje v odpravi, vendar ne gre sama. "Znanstveniki Jason uporabljajo kot oči in roke na morskem dnu."
Jason bo nabiral usedline z morskega dna in črpal majhne vzorce dimnikov Lost City, večinoma pa bo Jason zbiral vodo. Znanstveniki odprave načrtujejo, da bodo zbirali vodo iz dimnikov, da bi ujeli mikrobe, ki živijo globoko v Atlantskem masivu. Raziskovalci domnevajo, da mikrobi znotraj gore vnašajo ogljik in hranila v ekosistem, kar omogoča življenje mikrobov na površini dimnikov.
"To bi pokazalo, da je zemlja močno povezan sistem, " pravi Lang. "Tudi zares čudni organizmi, ki živijo na dnu podmorja, omogočajo življenje na površju."
Jason ROV, ki bo ta mesec raziskal Lost City in odvzel vzorce. (Tom Kleindinst / Oceanografska ustanova Woods Hole) Določitev, kako mikrobi preživijo v gorah, kjer nevzdržne razmere obkrožajo proces serpentinizacije, bi lahko dala tudi vpogled v možno življenje na drugih planetih. Ker so sestavine sorazmerno preproste (kamnine in morska voda), okolje pa brez kisika, bi lahko mikrobi v Atlantidi bili okno za nezemeljske oblike življenja.
"To je primer vrste ekosistema, ki bi lahko deloval na Enceladusu ali Evropi že tisto sekundo, " je dejal Brazelton in se skliceval na vodna luna Saturna in Jupitra, "in morda na Mars v preteklosti."
Jason ROV bo vsak dan zbral približno 30 litrov morske vode. Nekaj zbrane vode se bo shranilo v zamrzovalnike za prihodnje raziskave, nekatere pa bodo analizirali na kraju samem za merjenje kemične sestave, pa tudi populacij mikrobov in virusov. V naslednjih letih bodo genetska testiranja vzorcev morske vode razsvetlila, katere vrste mikrobov živijo v tem ekstremnem okolju in kako jim uspe preživeti.
Obstajajo tudi znanstveniki, ki menijo, da je izgubljeno mesto ali kraj, kot je to, morda tam, kjer se je na Zemlji začelo življenje. "To je dober sistem, kjer se je morda razvilo zgodnje življenje, " je dejal Lang. Majhne pore v stenah dimnikov Lost City, v kombinaciji z osnovno (v nasprotju s kislo) morsko vodo in neomejenim virom energije v vodikovem plinu, bi lahko zagotovile pogoje Goldilocks, ki so potrebni za spontano življenje.
"Zdi se, da se geokemija in geologija v Lost Cityju združujeta na način, ki bi rešil energičen problem piščanca in jajc življenjskega izvora, " je dejal mikrobiolog z univerze Harvard Jeffrey Marlow, ki ni vključen v odpravo. Problem "piščanec in jajce" se nanaša na dejstvo, da celica potrebuje energijo za ustvarjanje bio-molekul, bio-molekule pa so potrebne za izkoriščanje energije.
Marlow meni, da je verjetno, da bi voda z visokim pH, ki se je vrtela v dimniških porah v Lost Cityju, lahko ustvarila ugodne pogoje za začetek življenja. Plin vodika in druge molekule, ki se mešajo v porah, lahko ustvarijo predhodnik kazalca do celice, znane kot protocelica.
Slika s skenirnim elektronskim mikroskopom razkriva močne biofilme iz mikrobov na dimnikih Lost City in znotraj njih. (Z dovoljenjem Tomaso Bontognali, Susan Lang in Gretchen Früh-Green) Drugi kraji, kot je Izgubljeno mesto, obstajajo v globokem morju, vendar jih je težko najti. Ker so stranski produkti serpentinizacije so relativno človeški - večinoma vodik in metan - mesta, kot je izgubljeno mesto, nimajo močnih biosignatov kot drugi hidrotermalni prezračevalni sistemi, kot so črni kadilci, ki kalijo žveplov plin. "Mi bi trdili, da so mesta, kot je Lost City, precej razširjena, samo ne vemo, kje so, " pravi Lang. "Trenutno bi rekli, da je Lost City edinstven, a verjetno ni sam."
Kmalu iskanje drugega izgubljenega mesta se zdi malo verjetno, saj človek večine oceana še nikoli ni raziskoval. "Videli smo le majhen del morskega dna, " pravi Marlow. "Tam je treba odkriti še toliko več." Po podatkih ameriške Nacionalne službe za ocean je bilo manj kot 20 odstotkov oceanov ljudje preslikani ali opaženi.
Globoki ocean je za znanstvenike enako meja kot globok vesolje. Raziskovalci šele začenjajo razumeti, kako raznoliko življenje deluje v ekstremnih ekosistemih v bližini morskega dna, znanstveniki pa niso edini, ki gledajo v globoko morje. Mineralni viri, kot so nikelj, kobalt, srebro in zlato, so vzbudili zanimanje rudarskih podjetij, ki vedno bolj vlagajo v prihodnje globokomorsko izkoriščanje.
"Ko sem bil študent, ki se je učil o globokom morju, je bila ideja, da na morskem dnu obstajajo minerali, ki bi si jih industrija morda želela rudariti, popolnoma znanstvena ideja, saj ekonomsko sploh ni bila sposobna preživeti, " je dejal Orcutt. Toda zdaj so potrebne tehnologije tu in Mednarodna uprava za morsko dno (agencija Združenih narodov, ki daje dovoljenje za rudarjenje v mednarodnih vodah) vsako leto izda dovoljenja za raziskovanje rudnin. Eno takšnih dovoljenj, izdanih avgusta 2017, je Poljski dalo pravico izkoriščati območje morskega dna, kjer se nahaja Lost City.
"Čebelnjaška" struktura v Izgubljenem mestu. (Z dovoljenjem Deborah Kelley, University of Washington) Nekateri morski znanstveniki pravijo, da bi lahko kopanje morskega dna, preden razumemo njegovo osnovno biologijo, recept za katastrofo. "Tako kot na kateri koli meji je tudi pri njih precej enostavno vplivati na spremembe, ne da bi sploh vedeli, kaj je tu in kakšne so ranljivosti, " pravi Lisa Levin, globokomorska biologinja in soustanoviteljica Deep Ocean Stewardship Initiative, katere cilj je pripeljati znanstvenike, ekonomisti, strokovnjaki za politiko in predstavniki industrije skupaj pri vprašanjih izkoriščanja globokomorja. Levin pravi, da je Poljska, ko je prejela pravice za rudanje območja okoli Izgubljenega mesta, postavila rdečo zastavo za globokomorske mikrobiologe. "To je bil katalitični dogodek."
Številni raziskovalci globokomorskih morja zdaj pozivajo k ohranjanju Izgubljenega mesta in krajev, kot je to, ter poudarjajo svetovni pomen mikrobiologije globokega oceana, ki prispeva k hranilnim ciklom, blažitvi podnebja in genetski raznolikosti. "Opozoriti želimo na neviden del življenja, " pravi Orcutt, ki je organiziral znanstvena srečanja o vplivih rudništva v morju na delovanje mikrobov. „Morsko dno ima vrednost. Vsakič, ko se znanstveniki odpravijo na dno oceana, odkrivajo nove vrste. Toliko je oceana, o katerem ne vemo. "
Ta mesec odprava v Lost City nam bo pomagala izvedeti malo več o skrivnostnih svetovih spodaj.
