Vědci postaví mrazák, který funguje v hlubinách moře

Tento článek byl původně uveden na časopis Hakai, online publikace o vědě a společnosti v pobřežních ekosystémech. Přečtěte si více takových příběhů na hakaimagazine.com.

Během parného japonského léta nic nezasáhne místo tak jako zmrzlý pomeranč. Populární pamlsek, známý jako reito mikan, chutná skvěle i doma. Ještě lépe ale chutná, když se vyrábí 850 metrů pod hladinou oceánu. „Trochu slané, ale super chutné,“ říká Shinsuke Kawagucci, hlubinný geochemik z Japonské agentury pro vědu a technologii Marine-Earth.

Zmrazené ovoce bylo produktem obzvláště chutného vědeckého experimentu. V roce 2020 Kawagucci a jeho kolegové zkonstruovali velmi neobvyklý mrazák – takový, který byl postaven pro provoz v intenzivním tlaku hlubokého moře. Mražený pomeranč, vychlazený v hlubinách japonského zálivu Sagami, byl jejich důkazem, že něco takového je vůbec možné.

Prototyp hlubokomořského mrazáku Kawagucciho a jeho kolegů je v podstatě tlakově odolná trubice s termoelektrickým chladicím zařízením uvnitř. Provedením elektrického proudu dvojicí polovodičů zařízení vytváří teplotní rozdíl díky jevu známému jako Peltierův jev. Zařízení dokáže zchladit svůj obsah až na -13 °C, tedy hluboko pod bod mrazu mořské vody. Vzhledem k tomu, že k chlazení krytu nevyžaduje kapalný dusík nebo chladiva, lze mrazničku postavit jak kompaktně, tak s minimálními technickými dovednostmi.

S několika úpravami, píší Kawagucci a jeho kolegové v nedávném článku, může být jejich prototyp mrazáku víc než jen luxusní stroj na občerstvení. Tím, že nabízí způsob, jak zmrazit vzorky do hloubky, by takové zařízení mohlo zlepšit schopnost vědců studovat hlubinný život.

Vytahování zvířat z hlubin je často destruktivní záležitostí, která je může poškodit a zohavit. Nejlepším příkladem je blobfish s hladkou hlavou, smutná, znetvořená hrudka ryby, která dostala své jméno podle tvaru připomínajícího kuličku, který nabývá, když se vytrhne z domova o více než 1000 metrů níže. (Ve svém hlubinném prostředí ryba vypadá jako mnoho jiných ryb a sotva dostojí svému jménu.)

Přestože vědci již dříve navrhli nástroje, které udrží hlubokomořské vzorky na cestě k hladině v chladu, nový prototyp mrazáku je prvním zařízením schopným zmrazit vzorky v hlubokém moři. Podobně existují i ​​jiné nástroje, které vědcům umožňují sbírat tvory z hlubin nezraněné, jako jsou tlakové sběrné komory. Ty však často nefungují dobře u malých hlubinných živočichů s měkkým tělem, kteří jsou náchylní k umírání a rozkladu, když jsou v takových nádobách drženi příliš dlouho – což je často nevyhnutelná realita, říká Luiz Rocha, kurátor ichtyologie na Kalifornské akademie věd v San Franciscu. „Přivedení vzorků může trvat hodiny,“ říká Rocha.

Zařízení, které nejprve zmrazí vzorky, by odvrátilo degradaci a umožnilo by lepší vědeckou analýzu všeho od anatomie po genovou expresi. Zatímco proces zmrazení nepochybně poškodí tkáně některých choulostivějších forem života v hlubinách, vzorky poškozené zmrazením bývají pro vědce užitečnější než vzorky poškozené rozkladem – alespoň pokud jde o analýzu DNA.

Prototyp mrazáku trvá déle než hodinu, než zmrazí vzorek, což je pravděpodobně „příliš pomalé na to, aby bylo obecně použitelné,“ říká Steve Haddock, mořský biolog z Monterey Bay Aquarium Research Institute v Kalifornii, který studuje bioluminiscenci u medúz a ctenoforů. Každá minuta hlubinného průzkumu je drahocenná, říká. „Obvykle trávíme čas hledáním zvířat a vynášíme je na povrch ve skvělé kondici pomocí izolovaných komor.“ Pokud by však bylo možné zlepšit dobu mrazu, Haddock se domnívá, že takové zařízení by mohlo být „posilujícím“ pro ty, kteří studují hlubokomořské tvory, které jsou extrémně citlivé na změny tlaku a teploty, jako jsou mikrobi žijící v hydrotermálních průduchech.

Kawagucci říká, že on a jeho tým plánují vylepšit svůj mrazák, než jej otestují na jakémkoli živém exempláři. Doufá ale, že s takovými vylepšeními jejich nástroj poskytne vědcům způsob, jak shromáždit i ty nejchoulostivější hlubokomořské organismy.

Mezitím je Kawagucci jen rád, že jeho zařízení dokázalo, že hlubinné zmrazení pomocí termoelektrického chladiče je možné. „Během historie Země led v hlubinách moře nikdy neexistoval,“ říká. „Chtěl jsem být prvním člověkem, který vytvoří a uvidí led v hlubokém moři pomocí svého mrazáku.“ A když konečně zabořil zuby do toho kyselého, slaného a sladkého reito mikanu, „Splnil se mi jeden z mých snů.“

Tento článek se poprvé objevil v Hakai Magazine a je zde se svolením znovu publikován.