Antarktické moře, kde se po hladině snášejí ledovce. Jaký svět leží 1300 metrů pod povrchem? Vědcům se nyní podařilo přímo pozorovat říši, která byla dříve spíše vyvozována než viděna. Tam horká tekutina stoupala vzhůru z mořského dna a jedinečný mořský ekosystém, na rozdíl od jakéhokoli dříve zdokumentovaného, vzkvétal.
Korea Polar Research Institute (KOPRI) oznámil, že tým vedený hlavním výzkumným pracovníkem Parkem Sung-hyunem úspěšně dokončil expedici na palubě ledoborného výzkumného plavidla Araon v oblasti antarktického středooceánského hřbetu, zhruba 1200 kilometrů od stanice Jangbogo.
Expedice použila bezpilotní ponorku k přímému průzkumu hydrotermálních průduchů podél antarktického středooceánského hřbetu. Korea Polar Research Institute popsal úspěch jako světovou novinku.
Extrémní podmínky antarktického hlubokého moře až dosud činily samotný přístup obrovskou výzvou. Protože nemohli přímo pozorovat mořské dno, museli se výzkumníci zcela spoléhat na nepřímé metody – spouštění odběrového zařízení pro sběr a získávání vzorků. Umístění, distribuce a ekologická struktura hydrotermálních průduchů rovněž zůstala z velké části věcí odhadu. Díky této expedici, která výzkumníkům umožní pozorovat hlubokomořské prostředí z první ruky a přímo sbírat data, se očekává, že výzkum antarktických hydrotermálních průduchů získá významnou dynamiku.
Horká tekutina vyvěrá hluboko pod antarktickými moři
Povrchové vody Antarktidy jsou studeným, klidným světem ledu, který se pohybuje kolem minus jednoho stupně Celsia. Tisíce metrů níže však hydrotermální průduchy prorážejí trhliny v zemské kůře a posílají tekutiny zahřáté na více než 300 stupňů Celsia nahoru. Je to svět naprosto nepodobný ničemu na povrchu.
Hydrotermální průduchy se tvoří nezávisle na chladném klimatu na povrchu. Mořská voda prosakuje do puklin v oceánské kůře, je zahřívána magmatem pod ní a erupce zpět do oceánu zatížená kovy, jako je železo, měď a zinek, spolu se sirovodíkem a metanem. Kritickým faktorem v tomto procesu je obrovský tlak vody v hloubce. Protože se tlak zvyšuje o jednu atmosféru na každých deset metrů hloubky, může stoupající tekutina zůstat kapalná bez varu i při teplotách přesahujících 300 stupňů Celsia.
To znamená, že by bylo obtížné tvrdit, že hydrotermální průduchy mohou významně zvýšit teplotu antarktického oceánu. Vyvržená tekutina se rychle mísí s mrazivou okolní mořskou vodou a během několika desítek metrů prudce ochlazuje. Teplo se nešíří po širém oceánu. Teploty vody v Antarktidě jsou stále řízeny rozsáhlými přírodními silami, jako je sluneční světlo a cirkulace antarktických oceánských proudů. Hydrotermální průduchy jsou lépe chápány jako lokalizované, výjimečné zdroje tepla omezené na hluboké dno oceánu.
To neznamená, že hydrotermální průduchy neprodukují vůbec žádnou změnu. V extrémních prostředích se i skromný zdroj energie může stát kritickým zdrojem pro život. Hydrotermální průduchy dávají vzniknout ekosystémům na antarktickém mořském dně, které se nijak nepodobají těm na povrchu. V hlubokém moři, kam nepronikne žádné sluneční světlo a fotosyntéza je nemožná, se život udržuje pomocí chemosyntézy. Mikroorganismy rozkládají sirovodík a metan uvolňovaný z průduchů za vzniku organické hmoty a na tomto základě se uchytí různorodá společenství organismů. Některé organismy přežívají tak, že ukrývají symbiotické mikroby uvnitř nebo na svých tělech a čerpají energii přímo z nich.
Tyto extrémní podmínky daly vzniknout hlubinným ekosystémům. Namísto trubkovců a slávek, které se běžně vyskytují u hydrotermálních průduchů v Pacifiku a Atlantiku, Antarktida hostí své vlastní odlišné linie korýšů, měkkýšů a ostnokožců. Vzhledem k tomu, že tyto organismy jsou omezeny na oblasti rozprostírající se jen desítky až stovky metrů kolem každého průduchu a jsou vzájemně izolovány, každé místo rozvíjí svou vlastní odlišnou biologickou komunitu.
Proč je průzkum hlubinných průduchů Antarktidy tak těžký
Samotné hydrotermální průduchy nejsou zcela novým objevem. Od 70. let 20. století byly podél středooceánských hřbetů v Pacifiku a Atlantiku nalezeny četné průduchy. Jejich základní mechanismy jsou ve vědecké komunitě také poměrně dobře známy. V antarktických vodách je však situace jiná. Přestože středooceánský hřbet obklopující Antarktidu má všechny podmínky nezbytné pro hydrotermální průduchy, důkladný průzkum na místě byl mimořádně vzácný. To je způsobeno drsnými environmentálními bariérami, které stojí v cestě průzkumu.
Antarktické vody leží v obrovských vzdálenostech od jakékoli obydlené oblasti. Dosažení cílové oblasti pomocí výzkumného personálu, zařízení pro hlubinný průzkum a rozsáhlých zásob vyžaduje plavbu trvající týdny až měsíce. Samotná logistika cesty spotřebuje obrovské zdroje. Pouhé bezpečné dostavení se na místo vzhledem ke vzdálenosti slouží jako hlavní překážka samotné expedice.
Obtížnost obsluhy zařízení představuje další výzvu. Hlubinné ponorné plavidlo bez posádky je systém, který závisí na koordinaci specializovaného personálu, upoutaných kabelů a podpůrných plavidel. Kvůli této složitosti náklady na expedici značně přesahují dobu strávenou pod vodou. Při pronájmu ponorného vybavení se náklady násobí, protože týmy musí pokrýt nájemné za celou plavbu a také náklady na ubytování vyslaných inženýrů.
극지연, 남극 심해 생명체 직접 캤다
Typická antarktická expedice vyžaduje jeden až dva měsíce plavby, ale ponorka může fungovat jen několik dní. Je to poměr, kvůli kterému je finanční zátěž obzvláště strmá.
Kvůli těmto omezením se výzkum antarktických hydrotermálních průduchů dlouho omezoval na nepřímé metody.
Zlomový bod pro výzkum antarktických hydrotermálních průduchů nastal s průzkumem hřbetu Východního Skotska. Expedice přímo pozorovala vysokoteplotní hydrotermální tekutinu vyvěrající z hlubokého mořského dna ve výšce zhruba 2500 metrů. Zjištění byla zveřejněna v roce 2012.
Objev biologických společenstev nikdy předtím nepozorovaných vyvolal vážnou možnost, že antarktické hydrotermální průduchy obsahují odlišné vlastní ekosystémy.
Od té doby byly v několika dalších antarktických vodách zjištěny známky hydrotermální aktivity. I tak jsou přímá pozorování hlubinných ekosystémů tam stále mimořádně vzácná. Průduchy byly potvrzeny pouze na několika místech, což zdaleka nedosahuje komplexního pochopení antarktického hlubokomořského ekosystému.
Seznamte se s Ariari, ponorkou, která se ponořila do sopečných průduchů Antarktidy
Korejský výzkumný tým zahájil expedici v plném rozsahu do neprozkoumané části antarktického středooceánského hřbetu. Tým Korea Polar Research Institute zamířil na oblast otevřeného oceánu zhruba 1200 kilometrů od stanice Jangbogo, která se nachází ve Victoria Land v Antarktidě. Jeho nepřístupnost z něj udělala jednu z nejpozoruhodnějších neprozkoumaných zón, kde nikdy neproběhlo žádné přímé pozorování.
„Středoceánský hřbet obklopující Antarktidu byl téměř úplně neprozkoumaný, ale s infrastrukturou, jako je výzkumná loď Araon, která láme ledy, je nyní přístup možný,“ řekl hlavní výzkumník Park Sung-hyun. Dodal, že tým prováděl expedice nepřetržitě od roku 2011 a po letech shromažďování dat, aby přesně určil umístění hydrotermálních průduchů podél hřebene, rozmístil ponorku na tato přesná místa.
Doposud nebyl tým schopen pozorovat oblast přímo a spoléhal se na nepřímé metody odběru vzorků. Bez možnosti vidět mořské dno se museli spoléhat na bagrovací zařízení, které náhodně seškrabávalo materiál ze dna. Navzdory těmto omezením tým potvrdil přítomnost hlubinných organismů prostřednictvím podvodních kamer v roce 2017 a loni shromáždil zhruba 350 kilogramů vzorků minerálů pomocí bagrovacích zařízení.
Nepřímé metody však měly jasná omezení. Vzhledem k tomu, že vzorky musely být odebrány, aniž by bylo možné místo vidět z první ruky, bylo obtížné přesně zajistit potřebné vzorky a riziko poškození během vyhledávání bylo vysoké. Tým udělal zásadní změnu ve svém přístupu k průzkumu. Rozhodli se nasadit bezpilotní ponorku z výzkumného plavidla pro rozbíjení ledu, aby přímo pozorovali antarktické hluboké moře.
Za tímto účelem se tým spojil s robotickou společností, aby zahájili vývoj bezpilotního ponorného plavidla určeného pro průzkum hlubin moře. Cílem bylo snížit náklady a vybudovat potřebné odborné znalosti v rámci podniku.
Výsledný hlubinný bezpilotní ponorný člun pojmenovaný Ariari je schopen se ponořit do hloubky až 6000 metrů. Ariari se v terénu osvědčilo. Při sestupu 1300 metrů pod povrchem sledovala změny teploty a chemického složení a zachytila aktivní hydrotermální průduch v provozu. Zaznamenala v reálném čase video komínových struktur chrlících přehřátou tekutinu, okolní biologická společenství a distribuci minerálů, přičemž selektivně sbírala neporušené vzorky přizpůsobené výzkumným cílům týmu.
Tým Korea Polar Research Institute oznámil, že na místě zajistil rozmanitou řadu biologických vzorků. Pomocí robotických paží a sacích zařízení namontovaných na ponorce tým shromáždil celkem 12 hlubokomořských organismů včetně cnidarianů, hub a ostnokožců. Předpokládá se, že některé z exemplářů jsou pravděpodobně dříve neznámým druhem. Tým věří, že protože tyto organismy žily v tak extrémním prostředí, pravděpodobně odhalí nové formy ekologické adaptace. Prostřednictvím následné analýzy tým plánuje odhalit biologické principy, kterými se řídí antarktické hydrotermální ekosystémy.
Expedice také přinesla cenné údaje o geologické frontě. Tým přímo pozoroval rozsáhlou prostorovou distribuci sulfidových rud bohatých na měď a zinek, které se rozšířily po oblasti obklopující hydrotermální průduchy.
„Přímé pozorování hlubokomořského hydrotermálního prostředí na antarktickém středooceánském hřbetu pomocí bezpilotní ponorky je vzácné i v globálním měřítku,“ řekl Park a dodal, že pokročilá robotika umožnila získat mnohem přesnější data a vzorky, než by mohly poskytnout konvenční průzkumy na palubě lodi.
Příběh byl vytvořen ve spolupráci s našimi kolegy z Popular Science Korea.
2025 PopSci To nejlepší z toho, co je nového
Čerpáme z těchto zdrojů: google.com, science.org, newatlas.com, wired.com, pixabay.com
