10 Minute
Un vehicul ocupat de oameni (HOV) care a explorat adâncurile Oceanului Pacific a dezvăluit un complex hidrotermal extins de cratere, pereți de carbonat și zeci de ventilări care, împreună, formează o „metropolă” subacvatică necunoscută anterior. Cercetători de la Laoshan Laboratory și de la Academia Chineză de Științe (CAS) au denumit acest sistem câmpul hidrotermal Kunlun. Acoperind aproximativ 11,1 kilometri pătrați (4,3 mile pătrate), Kunlun este de peste o sută de ori mai mare decât faimosul câmp de izvoare Lost City din Atlantic și găzduiește în jur de douăzeci de deschideri observabile ale ventilelor printre structuri sculptate din dolomit și carbonat.
Descoperirea plasează Kunlun printre cele mai mari concentrații cunoscute de așa-numitele ventile hidrotermale alcaline — medii care emit fluide moderate, bogate în hidrogen, spre deosebire de plumes-urile fierbinți și încărcate mineral caracteristice „black smokers”. Prin apa încărcată cu particule, adesea denumită „zăpada marină”, pereții de carbonat și stâncile zimțate strălucesc acolo unde fluidele calde se întâlnesc cu apele reci ale oceanului adânc, creând un cadru fantomatic, distorsionat termic, care pare aproape iluzoriu în imaginile in situ.
Context geologic și procese de formare
Kunlun diferă considerabil de majoritatea ventilelor bogate în hidrogen documentate anterior, care sunt frecvent localizate lângă limite divergente ale plăcilor sau dorsale medio-oceanice. În schimb, Kunlun se află la aproximativ 80 de kilometri vest de un șanț din interiorul Plăcii Carolina, la nord-est de Papua Noua Guinee. Analizele geologice și geochimice sugerează că câmpul s-a format când apa de mare a pătruns adânc în rocile mantalei, declanșând reacții de serpentinizare — un proces în care peridotitul bogat în olivină se transformă în minerale serpențină, producând în același timp hidrogen molecular și căldură.
Cercetătorii propun un model multietapă de formare. Inițial, infiltrarea apei marine și reacțiile rapide fluid–rocă ar fi putut declanșa eliberări la înaltă presiune și o fază explozivă care a format cratere mari. Fracturarea ulterioară a permis circulația continuă a fluidelor și producția de hidrogen. De-a lungul timpului geologic, precipitațiile de carbonat au sigilat canalele intermitent, cauzând acumularea de hidrogen și eliberări episodice, mai mici. Aceste cicluri repetate au produs conductele și gropile adânci caracteristice Kunlun. Unele depresiuni depășesc 100 de metri în adâncime și se întind pe sute de metri; chiar și bazinele mai puțin adânci ating frecvent adâncimi de peste 30 de metri.
Serpentinizarea și hidrogenul abiotic
Serpentinizarea este centrală pentru importanța Kunlun. Interacțiunea dintre apa de mare și rocile provenite din mantal generează hidrogen în mod abiotic (fără activitate biologică). Echipa estimează că doar Kunlun ar putea contribui cu până la 8% din fluxul mondial submarin de hidrogen abiotic — o pondere remarcabilă pentru un singur câmp. Acest flux ridicat, combinat cu scara spațială și longevitatea sistemului, contestă presupunerile că generarea de hidrogen prin serpentinizare este limitată la centrele de expansiune medio-oceanice.
Chimie, temperatură și comparație cu alte tipuri de ventilări
Spre deosebire de "black smokers" — coșuri sulfuroase la temperaturi înalte (adesea >350°C) care emit ploi negre de minerale — fluidele Kunlun sunt bogate în hidrogen și relativ reci, în general sub 40°C. Aceste temperaturi mai scăzute și condițiile alcaline favorizează precipitațiile de carbonat și dolomit, spre deosebire de mineralizarea sulfidică tipică „black smokers”. Exemplu de "black smokers" din adâncuri. (NOAA)
Deoarece Kunlun seamănă cu mediile alcaline bogate în hidrogen ipotetizate pentru Terra timpurie, situl este deosebit de relevant pentru cercetările privind originea vieții. Combinarea unui flux susținut de hidrogen, a suprafețelor minerale furnizate de carbonat și a microambientelor structurate poate crea condiții favorabile chimiei prebiotice și ecosistemelor microbiene chemosintetice care transformă energia inorganică în biomasă biologică.
.avif)
Biologie și implicații ecologice
Observațiile directe și colectările de mostre la Kunlun arată un ansamblu divers de faună din adâncuri. Creveți, homari pitici (squat lobsters), anemone și viermi tubiferi siboglinizi au fost observați concentrați în apropierea ventilelor și în terenul carbonat înconjurător. Aceste animale sunt cel mai probabil susținute de comunități microbiene care valorifică energia chimică din hidrogen și alte compuși reduși printr-un proces numit chemosinteză, analog fotosintezei, dar folosind energie chimică în loc de lumină solară.
Weidong Sun, geochimist marin la CAS, a subliniat potențialul biologic al sitului, observând că compoziția comunității și complexitatea habitatului sugerează un ecosistem chemosintetic stabil și de durată. Gropile și conductele extinse din carbonat oferă habitate variate spațial și gradiende chimice persistente care ar putea susține producători primari și niveluri trofice superioare pe perioade lungi — factori relevanți atât pentru ecologia modernă a adâncurilor, cât și pentru ipotezele despre modul în care viața ar fi putut apărea în setări antice similare.
Importanța științifică și implicații pentru studiile privind originea vieții
Ventilele hidrotermale alcaline au fost propuse ca posibil leagăn pentru viață pe Terra timpurie, deoarece pot genera gradiente de protoni, pot furniza gaze reduse precum hidrogenul și oferă suprafețe minerale care catalizează reacții organice. Scara și producția de hidrogen a Kunlun îl transformă într-un laborator natural rar pentru testarea acestor idei la nivel de sistem, nu doar la o singură coș sau un mic grup de ventile.
Cercetătorii susțin că conductele și gropile adânci și de durată de la Kunlun ar putea oferi un mediu chimic mai stabil și mai susținut decât turnurile subțiri de carbonat observate la Lost City. Stabilitatea și durata sunt factori cheie în experimentele privind originea vieții: expunerea prelungită la energie și suprafețe catalitice mărește șansa construirii complexității din molecule mai simple. Astfel, Kunlun poate ajuta la restrângerea modelelor de chimie prebiotică și la definirea constrângerilor de mediu necesare pentru ca viața să apară din materie anorganică.
Explorare, considerații privind resursele și cercetări viitoare
Fluxul de hidrogen abiotic excepțional de ridicat al Kunlun ridică întrebări despre hidrogenul din adâncuri ca resursă posibilă. Echipa de cercetare a sugerat că câmpul ar putea fi un obiectiv-model pentru evaluarea tehnologiilor de extracție a hidrogenului submarin. Totuși, utilizarea potențială a resursei ridică provocări tehnice, ecologice și etice substanțiale: operarea la adâncimi abisale necesită HOV-uri și sisteme operate de la distanță robuste; extragerea hidrogenului fără a perturba ecosistemele chemosintetice fragile reprezintă o preocupare majoră de conservare; iar problemele de guvernanță internațională rămân nerezolvate pentru exploatarea resurselor de pe fundul mării.
Prioritățile pentru cercetările viitoare includ cartografiere extinsă, monitorizarea în serii temporale a chimiei fluidelor și a ratelor de curgere, studii microbiologice și geobiologice pentru a caracteriza metabolismelor microbiene și modelarea evoluției pe termen lung și a duratei de viață a ventilelor. Expedițiile multidisciplinare continue — combinând scufundări HOV, vehicule operate de la distanță (ROV), observatoare de pe fundul mării și analize de laborator — vor fi necesare pentru a cuantifica rolul Kunlun în bugetele geochimice globale și în productivitatea biologică.
Perspectivă a experților
Dr. Maria Álvarez, geochimist marin la Universitatea din Lisabona (comentariu de expert), spune: „Kunlun este o fereastră rară către serpentinizarea care operează la scară. Din punct de vedere științific, oferă o oportunitate fără precedent de a studia cum fluxuri susținute de hidrogen modelează chimia și biologia. Dar descoperirea subliniază și necesitatea de a echilibra explorarea motivată de curiozitate cu conservarea — aceste ecosisteme sunt delicate și găzduiesc probabil specii și procese pe care le înțelegem doar parțial.”
„Din punct de vedere tehnic, extracția hidrogenului din astfel de sisteme este de principiu concepută, dar ingineria nu ar fi trivială, iar compromisurile ecologice trebuie evaluate cu atenție,” a adăugat ea.
Misiunea de cercetare și metodele
Câmpul Kunlun a fost caracterizat folosind o combinație de scufundări directe cu HOV, batimetrie de înaltă rezoluție, sondaje vizuale și prelevare în situ a fluidelor. Analizele geochimice au cuantificat concentrațiile de hidrogen și alte gaze dizolvate și au caracterizat profilurile de temperatură și pH. Studiile petrologice ale depozitelor de carbonat și dolomit, împreună cu cartografierea structurală a craterelor și conductelor, au informat secvența propusă de formare. Studiul care detaliază aceste rezultate a fost publicat în Science Advances (2025) și îl listă pe Lianfu Li și pe Hongyun Zhang de la Laoshan Laboratory ca investigatori principali.
Potencial pentru descoperiri suplimentare
Kunlun sugerează că sisteme hidrotermale mari, bogate în hidrogen, ar putea fi mai răspândite decât se credea anterior, în special în setări intraplăci sau off-axis. Dacă generarea de hidrogen prin serpentinizare poate opera departe de dorsalele medio-oceanice, așa cum demonstrează Kunlun, mai multe „metropole” subacvatice similare ar putea aștepta să fie descoperite în abisurile oceanice. Explorarea sistematică a adâncurilor, utilizând platforme autonome și ocupate de oameni, va fi esențială pentru identificarea unor situri similare și pentru înțelegerea contribuției lor la chimia și biodiversitatea oceanică.
Concluzie
Câmpul hidrotermal Kunlun este un exemplu izbitor al unui ecosistem extins, bogat în hidrogen, din adâncuri, care eclipsează Lost City ca suprafață și producție de hidrogen. Contextul geologic, fluxul abiotic susținut de hidrogen și viața chemosintetică abundentă fac din Kunlun un sit esențial pentru studii ce variază de la originea vieții la ecologia adâncurilor și evaluări potențiale de resurse. Explorarea multidisciplinară continuă va fi esențială pentru a valorifica valoarea științifică a câmpului, asigurând totodată protecția comunităților biologice unice.
Sursa: sciencealert
Comentarii