La mijlocul Oceanului Atlantic, în vârful unui munte subacvatic care se ridică la peste 10 000 de metri deasupra litoralului, se află Orașul pierdut. Sute de spire albe intră în oceanul întunecat, întindând zona unui bloc oraș și înălțând între 30 și 200 de metri înălțime. Lichidele alcaline calde umplute cu gaz de hidrogen curg din vârfurile acestor turnuri naturale în apele situate chiar la est de creasta Mid-Atlantic.
Ceea ce pare a fi o metropolă de multă vreme abandonată este, de fapt, plină de viață microscopică. Trilioanele de rezidenți microbieni din Orașul Pierdut, cocoțate pe vârful Masivului Atlantidei, au devenit o fascinație pentru oamenii de știință. Acești microbi, care prospera într-un câmp de aerisire hidrotermică adânc în Atlantic, păstrează secretul supraviețuirii vieții în astfel de medii ostile - și chiar pot oferi indicii despre originile vieții pe Pământ.
Mâine, 8 septembrie, un grup de 22 de cercetători, microbiologi, geologi și oceanografi, vor călători în Lost City pentru prima dată în ani. Acest grup de oameni de știință dorește să știe cum își fac viața microbii din Lost City, ce mănâncă și respiră și cum supraviețuiesc în temperaturile extreme și presiunile oceanului adânc.
„Vrem să știm cum trăiesc acolo”, spune co-conducătorul echipei William Brazelton, un microbiolog la Universitatea din Utah.
Descoperit în 2000, Lost City este unul dintre doar câteva locuri cunoscute ca acesta pe planetă. Spre deosebire de tipurile mai obișnuite de aerisiri hidrotermale, cum ar fi fumătorii negri și scurgerile de metan, Lost City nu este alimentat de activitatea vulcanică. Mai degrabă, aerisirile sunt create atunci când apa de mare întâlnește roca din mantaua Pământului, creând gaz și energie într-un proces cunoscut sub numele de serpentinizare. Apa bogată în calciu din aceste orificii de reacție reacționează apoi cu carbon în apa de mare pentru a forma coșurile iconice ale carbonatului Lost City.
Coșurile de fum carbonate din Lost City s-au imaginat în timpul unei expediții din 2005 la sistemul de aerisire hidrotermică. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / The Lost City Science Team) Gazul de hidrogen care provine din hornuri oferă o sursă de energie amplă pentru microbii care trăiesc în Lost City. „Este cel mai apropiat lucru de un prânz gratuit pe care universul îl oferă”, spune Brazelton. Cosurile de fum elibereaza, de asemenea, metan, o molecula organica, care este o sursa bogata de energie pentru multe tipuri de viata.
Deși energia este abundentă, nu este încă clar de unde microbii din acest ecosistem adânc își aduc carbonul sau nutrienții. Potrivit co-conducătorului echipei Susan Lang, geochimist la Universitatea din Carolina de Sud, rezolvarea acestui mister este una dintre principalele misiuni ale expediției.
„Una dintre întrebările pe care încercăm să le urmărim este: pentru ce se ocupă acești microbi?”, Spune ea. „Viața este mereu în căutarea a ceva.”
În timpul expediției de trei săptămâni, oamenii de știință de la bordul navei de cercetare a Marinei SUA (R / V) Atlantida vor trimite un vehicul operat de la distanță (ROV), pe nume Jason, coborând aproximativ 2.600 de metri în Lost City pentru a colecta probe. „Jason arată ca un SUV cu o coadă mare care iese din spate”, spune Beth Orcutt, un microbiolog al Laboratorului Bigelow pentru Științele Oceanului, care este implicat în expediție, dar nu merge singură. „Oamenii de știință îl folosesc pe Jason ca ochi și brațe pe malul mării.”
Jason va colecta sedimente de pe fundul mării și va extrage mici mostre de coșuri de fum Lost City, dar mai ales, Jason va colecta apă. Oamenii de știință ai expediției intenționează să colecteze apă curgătoare din coșurile de fum pentru a capta microbi care trăiesc adânc în Masivul Atlantidei. Cercetătorii consideră că microbii din munte introduc carbon și nutrienți în ecosistem, ceea ce permite viața microbiană pe suprafața coșurilor de fum.
„S-ar arăta că pământul este un sistem extrem de conectat”, spune Lang. „Chiar și organismele cu adevărat ciudate care trăiesc la subteran permit viața la suprafață.”
Jason ROV, care va explora Lost City și va lua probe în această lună. (Instituția oceanografică Tom Kleindinst / Woods Hole) Determinarea modului de supraviețuire a microbilor în munte, unde condițiile inospitale înconjoară procesul de serpentinizare, ar putea de asemenea să dea o privire asupra vieții posibile pe alte planete. Deoarece ingredientele sunt relativ simple (roca și apa de mare), iar mediul este lipsit de oxigen, microbii din Atlantida ar putea fi o fereastră către formele de viață extraterestre.
"Acesta este un exemplu de tip de ecosistem care ar putea fi activ în Enceladus sau Europa chiar în această secundă", a spus Brazelton, referindu-se la lunile cu apă din Saturn și Jupiter, "și poate Marte în trecut".
Jason ROV va colecta în jur de 30 de litri de apă de mare în fiecare zi. O parte din apa colectată va fi depozitată în congelatoare pentru cercetări viitoare, în timp ce altele vor fi analizate la fața locului pentru a măsura compoziția chimică, precum și populațiile de microbi și virus. În următorii ani, testarea genetică a probelor de apă de mare va lumina ce tipuri de microbi trăiesc în acest mediu extrem și cum reușesc să supraviețuiască.
Există și oameni de știință care cred că Orașul Pierdut, sau un loc ca acesta, poate fi locul în care viața a început pe Pământ. „Este un sistem bun pentru care se poate dezvolta viața timpurie”, a spus Lang. Porii mici din pereții coșurilor de fum din Lost City, combinați cu apa de mare de bază (spre deosebire de acidă) și o sursă de energie nelimitată în gazul de hidrogen, ar putea oferi condițiile Goldilocks necesare vieții spontane.
„Geochimia și geologia de la Lost City par să se reunească într-un mod care ar rezolva problema energetică de pui și ouă de la originea vieții”, a declarat Jeffrey Marlow, un microbiolog de la Universitatea Harvard, care nu este implicat în expediție. Problema „pui și ouă” se referă la faptul că o celulă are nevoie de energie pentru a crea bio-molecule, iar bio-molecule sunt necesare pentru a valorifica energia.
Marlow consideră că este plauzibil faptul că apa cu pH ridicat care se învârte în porii coșului de fum în Lost City ar putea genera condiții favorabile pentru a începe viața. Gazul de hidrogen și alte molecule care se amestecă împreună în pori pot crea un pre-cursor pentru o celulă, cunoscut sub numele de protocelula.
O imagine a microscopului electronic de scanare dezvăluie biofilmurile de tifon fabricate din microbi pe și în hornurile din Lost City. (Cu amabilitatea lui Tomaso Bontognali, Susan Lang și Gretchen Früh-Green) Alte locuri precum Lost City există în marea adâncă, dar s-au dovedit greu de găsit. Deoarece produsele secundare ale serpentinizării sunt relativ banale - în mare parte hidrogen și metan - situri precum Lost City nu au biosignaturi puternice precum alte sisteme de evacuare hidrotermale, cum ar fi fumătorii negri care scurg gazul cu sulf. „Am considera că site-uri precum Lost City sunt destul de răspândite, doar că nu știm unde sunt”, spune Lang. „În acest moment, am spune că Lost City este unic, dar probabil că nu este singur”.
Găsirea unui alt oraș pierdut pare curând improbabilă, având în vedere că cea mai mare parte a oceanului nu a fost niciodată explorată de oameni. „Am văzut doar o mică parte din litoralul”, spune Marlow. „Sunt mult mai multe lucruri de descoperit”. Potrivit Serviciului Național al Oceanului din Statele Unite, mai puțin de 20 la sută din ocean a fost cartografiat sau observat de oameni.
Oceanul adânc este la fel de frontieră pentru oamenii de știință ca spațiul adânc. Cercetătorii încep să înțeleagă cum funcționează viața diversă în ecosistemele extreme din apropierea litoralului, iar oamenii de știință nu sunt singurii care privesc spre marea adâncă. Resursele minerale, cum ar fi nichelul, cobaltul, argintul și aurul, au stârnit interesul companiilor miniere, care investesc din ce în ce mai mult în viitoare exploatări de mare adâncime.
„Când eram student învățând despre marea adâncă, ideea că există minerale pe malul mării pe care industriile le-ar putea dori să fie minate era o idee științifică, deoarece nu era viabilă deloc din punct de vedere economic”, a spus Orcutt. Însă acum, tehnologiile necesare sunt aici, iar Autoritatea Internațională de Fundație (agenția Națiunilor Unite care acordă permisiunea pentru exploatare minieră în apele internaționale) dă permise pentru explorarea minelor în fiecare an. Un astfel de permis, emis în august 2017, a acordat Poloniei dreptul de a exploata zona litoralului unde se află Lost City.
O structură „stup” în Orașul pierdut. (Cu amabilitatea lui Deborah Kelley, Universitatea din Washington) Unii oameni de știință marină spun că minarea litoralului înainte de a înțelege biologia ei de bază ar putea fi o rețetă pentru dezastru. „La fel ca în cazul oricărei frontiere, este destul de ușor să afectăm modificările fără să știm nici măcar ce sunt acolo sau care sunt vulnerabilitățile”, spune Lisa Levin, biolog în mare adâncime și co-fondator al Inițiativei Deep Ocean Stewardship, care își propune să aducă oamenii de știință, economiști, experți în politică și reprezentanți ai industriei împreună asupra problemelor de exploatare a mării profunde. Levin spune că, atunci când Polonia a primit drepturile de a mina zona din jurul Orașului Pierdut, a ridicat un steag roșu pentru microbiologii din adâncime. „A fost un eveniment catalitic.”
Mulți cercetători din adâncimea apelează acum la conservarea orașului pierdut și a locurilor ca acesta, subliniind importanța globală a microbiologiei oceanelor profunde, care contribuie la ciclurile de nutrienți, la atenuarea climatului și la diversitatea genetică. „Vrem să atragem atenția asupra fracției invizibile a vieții”, spune Orcutt, care a organizat întâlniri științifice despre impactul mineritului în adâncimea mării asupra activității microbiene. „Fundul mării are valoare. De fiecare dată când oamenii de știință merg pe fundul oceanului, sunt descoperite specii noi. Despre ocean nu prea știm. ”
Expediția din această lună în Orașul Pierdut ne va ajuta să aflăm un pic mai multe despre lumile misterioase de mai jos.
