Smrt uprostred Atlantického oceánu, na vrchole podvodnej hory, ktorá stúpa nad 10 000 stôp nad morským dnom, leží v meste Lost City. Stovky bielych veží vyčnievajú do temného oceánu, pokrývajúce oblasť mestského bloku a týčiace sa medzi 30 a 200 stôpmi. Horúce alkalické kvapaliny naplnené vodíkovým plynom sa rozprestierali z vrcholov týchto prírodných veží do vôd východne od stredného atlantického hrebeňa.
To, čo vyzerá ako opustená metropola, je v skutočnosti hemží mikroskopickým životom. Bilióny mikrobiálnych obyvateľov strateného mesta, posadené na vrchole masívu Atlantis, sa pre vedcov stali fascinujúcimi. Tieto mikróby, prosperujúce v hydrotermálnom ventilačnom poli hlboko v Atlantiku, držia tajomstvo prežitia života v takýchto nepriateľských prostrediach - a môžu dokonca poskytnúť vodítka o pôvode života na Zemi.
Zajtra, 8. septembra, skupina 22 vedcov, mikrobiológov, geológov a oceánografov navštívi Lost City po prvýkrát v rokoch. Táto skupina vedcov chce vedieť, ako si živia mikróby Lost City, čo jesť a dýchať a ako prežívajú v extrémnych teplotách a tlakoch hlbokého oceánu.
"Chceme vedieť, ako tam žijú, " hovorí vedúci tímu William Brazelton, mikrobiológ na univerzite v Utahu.
Stratené mesto, ktoré bolo objavené v roku 2000, je jedným z mála známych miest na planéte. Na rozdiel od bežných typov hydrotermálnych prieduchov, ako sú čierni fajčiari a metánové výpary, stratené mesto nie je poháňané sopečnou činnosťou. Prietoky sa skôr vytvárajú, keď morská voda narazí na skalu zo zemského plášťa, čím vytvára plyn a energiu v procese známom ako hadovitosť. Voda bohatá na vápnik z týchto prieduchov potom reaguje s uhlíkom v morskej vode za vzniku ikonických karbonátových komínov Lost City.
Karbonátové komíny Lost City zobrazované počas expedície v roku 2005 do hydrotermálneho vetracieho systému. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / Vedecký tím strateného mesta) Vodíkový plyn vytekajúci z komínov poskytuje dostatok energie pre mikróby žijúce v Stratenom meste. "Je to najbližšie k bezplatnému obedu, ktorý poskytuje vesmír, " hovorí Brazelton. Komíny tiež uvoľňujú metán, organickú molekulu, ktorá je bohatým zdrojom energie pre mnoho druhov života.
Aj keď je energia hojná, nie je zatiaľ jasné, kde mikróby v tomto hlbokomorskom ekosystéme získavajú uhlík alebo živiny. Podľa vedúceho tímu Susan Langovej, geochemistky na Univerzite v Južnej Karolíne, je riešenie tohto tajomstva jednou z hlavných úloh expedície.
"Jedna z otázok, na ktorú sa snažíme, je, na čo tieto mikróby vyhľadávajú?" Hovorí. "Život vždy niečo hľadá."
Počas trojtýždňovej expedície vedci na palube výskumnej lode amerického námorníctva (R / V) Atlantis pošlú diaľkovo ovládané vozidlo (ROV), pomenované Jason, do Lost City približne 2 600 stôp, aby odobrali vzorky. "Jason vyzerá ako SUV s veľkým chvostom vychádzajúcim zozadu, " hovorí Beth Orcutt, mikrobiológka z Laboratória Bigelow pre oceánske vedy, ktorá sa zúčastňuje expedície, ale sama sa nechodí. "Vedci používajú Jasona ako oči a ruky na morskom dne."
Jason bude zbierať sediment z morského dna a extrahovať malé vzorky komínov Strateného mesta, ale väčšinou bude zbierať vodu. Vedci expedície plánujú zbierať prúd vody z komínov, aby zachytili mikróby, ktoré žijú hlboko v masíve Atlantis. Vedci predpokladajú, že mikróby v horských oblastiach zavádzajú do ekosystému uhlík a živiny, čo umožňuje mikrobiálny život na povrchu komínov.
„Ukázalo by sa, že Zem je vysoko prepojený systém, “ hovorí Lang. "Dokonca aj čudné organizmy žijúce dole na morskom dne umožňujú život na povrchu."
ROV Jason, ktorý preskúma Stratené mesto a odoberie vzorky tento mesiac. (Tom Kleindinst / Oceanografická inštitúcia Woods Hole) Určenie spôsobu, akým mikróby prežívajú v horách, v ktorých nehostinné podmienky obklopujú serpentinizačný proces, by tiež mohlo poskytnúť pohľad na možný život na iných planétach. Pretože zložky sú relatívne jednoduché (hornina a morská voda) a prostredie neobsahuje kyslík, mikróby v Atlantíde by mohli byť oknom pre mimozemské formy života.
"Toto je príklad ekosystému, ktorý by mohol byť aktívny na Enceladuse alebo v Európe hneď v tejto sekunde, " povedal Brazelton, odvolávajúc sa na vodnaté mesiace Saturn a Jupiter, "a možno aj Mars v minulosti."
ROV Jason zhromažďuje každý deň okolo 30 litrov morskej vody. Časť zozbieranej vody bude uložená v mrazničkách pre ďalší výskum, zatiaľ čo časť bude analyzovaná na mieste na meranie chemického zloženia, ako aj populácií mikróbov a vírusov. V nasledujúcich rokoch genetické testovanie vzoriek morskej vody objasní, aké druhy mikróbov žijú v tomto extrémnom prostredí a ako dokážu prežiť.
Existujú tiež vedci, ktorí veria, že stratené mesto alebo také podobné miesto môže byť miestom, kde začal život na Zemi. „Je to dobrý systém, v ktorom sa možno vyvinul raný život, “ povedal Lang. Malé póry v stenách komínov strateného mesta, kombinované so zásaditou (na rozdiel od kyslej) morskej vody a neobmedzeným zdrojom energie v plynnom vodíku, by mohli poskytnúť Goldilocks podmienky potrebné pre spontánny život.
"Zdá sa, že geochémia a geológia v Lost City sa spájajú spôsobom, ktorý by vyriešil energetický problém kuracieho a vaječného pôvodu, " uviedol Jeffrey Marlow, mikrobiológ na Harvardskej univerzite, ktorý sa expedície nezúčastňuje. Problém „kuracie a vaječné“ sa týka skutočnosti, že bunka potrebuje energiu, aby vytvorila bio-molekuly, a bio-molekuly sú potrebné na využitie energie.
Marlow si myslí, že je pravdepodobné, že voda s vysokým pH, ktorá sa víri do pórov komína v Stratenom meste, by mohla vytvoriť priaznivé podmienky pre začiatok života. Vodíkový plyn a ďalšie molekuly, ktoré sa spolu zmiešajú v póroch, môžu vytvárať prekurzor na bunku, ktorá je známa ako proto-bunka.
Snímka zo skenovacieho elektrónového mikroskopu odhaľuje gázové biofilmy vyrobené z mikróbov na komínoch Lost City a v nich. (S láskavým dovolením Tomaso Bontognali, Susan Lang a Gretchen Früh-Green) V hlbokom mori existujú aj iné miesta, ako napríklad Stratené mesto, ale je ťažké ich nájsť. Pretože vedľajšie produkty serpentinizácie sú relatívne svetské - väčšinou vodík a metán - miesta ako Lost City nemajú silné biosignatúry ako iné hydrotermálne ventilačné systémy, ako sú čierni fajčiari, ktorí vypúšťajú plynný síra. „Mali by sme predpokladať, že stránky ako Lost City sú dosť rozšírené, jednoducho nevieme, kde sa nachádzajú, “ hovorí Lang. "Teraz by sme povedali, že Stratené mesto je jedinečné, ale pravdepodobne to nie je samo."
Nájdenie iného strateného mesta sa čoskoro zdá byť nepravdepodobné vzhľadom na to, že väčšina oceánov nebola ľuďmi nikdy preskúmaná. "Videli sme len malú časť morského dna, " hovorí Marlow. „Je toho oveľa viac, čo sa dá objaviť.“ Podľa Národnej služby pre oceán (United States National Ocean Service) ľudia zmapovali alebo pozorovali menej ako 20 percent oceánu.
Hlboký oceán je pre vedcov rovnako hranicou ako hlboký vesmír. Vedci len začínajú chápať, ako rozmanité životné funkcie v extrémnych ekosystémoch blízko morského dna a vedci nie sú jediní, ktorí sa pozerajú do hlbokého mora. Nerastné suroviny, ako je nikel, kobalt, striebro a zlato, vzbudili záujem ťažobných spoločností, ktoré čoraz viac investujú do budúceho využívania hlbinných zdrojov.
"Keď som sa študent učil o hlbokom mori, predstava, že na morskom dne sú minerály, ktoré by priemysel mohol ťažiť, bola úplne sci-fi, pretože to nebolo vôbec ekonomicky životaschopné, " uviedol Orcutt. Teraz sú však potrebné technológie a Medzinárodný úrad pre morské dno (agentúra OSN, ktorá udeľuje povolenie na ťažbu v medzinárodných vodách) vydáva každý rok povolenia na prieskum baníctva. Jedno takéto povolenie vydané v auguste 2017 udelilo Poľsku právo využívať oblasť morského dna, kde sa nachádza stratené mesto.
Štruktúra „úľa“ v Stratenom meste. (S láskavým dovolením Deborah Kelley, University of Washington) Niektorí morskí vedci tvrdia, že ťažba morského dna skôr, ako pochopíme jeho základnú biológiu, by mohla byť receptom na katastrofu. „Rovnako ako u všetkých hraníc je veľmi ľahké ovplyvniť zmeny bez toho, aby sme vedeli, čo je tam, alebo aké sú zraniteľné miesta, “ hovorí Lisa Levin, hlboká morská biológka a spoluzakladateľka iniciatívy Iniciatíva hlbokého oceánu, ktorej cieľom je priniesť vedcov, ekonómovia, odborníci na politiku a zástupcovia priemyslu spolu v otázkach ťažby na otvorenom mori. Levin tvrdí, že keď Poľsko získalo právo ťažiť oblasť okolo strateného mesta, vyvolalo červenú vlajku pre hlbokomorských mikrobiológov. "Bola to katalytická udalosť."
Mnoho hlbinných vedcov teraz vyzýva na zachovanie strateného mesta a miest, ktoré sú mu podobné, zdôrazňujúc globálny význam mikrobiológie v hlbokom mori, ktorá prispieva k cyklom živín, zmierňovaniu zmeny klímy a genetickej diverzite. "Chceme upozorniť na neviditeľnú časť života, " hovorí Orcutt, ktorý zorganizoval vedecké stretnutia o vplyve hlbinnej ťažby na mikrobiálnu aktivitu. „Morské dno má hodnotu. Zakaždým, keď vedci idú na dno oceánu, objavia sa nové druhy. Je toho veľa oceánu, o ktorom nevieme. “
Tento mesiac expedícia do Strateného mesta nám pomôže dozvedieť sa niečo viac o tajomných svetoch nižšie.
