Может вы когда-нибудь слышали о гидротермальных жерлах. Расположенные в глубине океана, в тысячах метров от поверхности, эти возвышающиеся дымоходы извергают черную, кислую, богатую металлом воду из глубины Земли.
Гидротермальные жерла являются одними из самых экстремальных условий на планете - и домом для некоторых из самых интересных живых существ.
Но в 2000 году ученые открыли вентиляционное отверстие, не похожее ни на одно другое - не столь глубокое с белыми трубами, которое было примерно в десять раз длиннее, чем любое другое вентиляционный канал. И некоторые из них думают, что это может помочь нам понять, как началась вся жизнь.
Исследователи подводного аппарата Элвин не искали массивного гидротермального вентиляционного поля, когда они исследовали гористую область Атлантического морского дна, примерно 750-900 метров ниже над уровнем моря. Они практически наткнулись на него: раскинувшееся поле огромных белых шпилей и дымовых труб высотой до шестидесяти метров.
Из-за этих драматических структур и местоположения участка на массиве Атлантиды, исследователи назвали этот участок Гидротермальным полем Затерянного города. И оказывается, Затерянный город действительно отличается от других гидротермальных жерл.
Большинство жерл - это то, что ученые называют «черными курильщиками», и они образуются там, где много вулканической активности. В этих случаях вода в земной коре перегревается под землей, расплавленная порода вырывается в океан.
Ученые имеют виду о воде, которая более горячая, чем кипящая - например, от превращения в ГАЗ под сильным давлением глубокого моря. Эта очень горячая вода очищает камни, с которыми она вступает в контакт, с минералами, такими как сульфид железа, который делает ее черной.
Белые дымовые трубы «Затерянного города» в основном являются полной противоположностью этому, потому что вместо этого они образуются в процессе, известном как серпентинизация. Это происходит, когда морская вода встречает оливин, зеленоватых минералов, содержащий магний, железо и силикат.
Возможно, вы уже видели некоторые из этих вещей раньше - версия с качеством драгоценных камней известна как перидот. Оливин образуется естественным образом в мантии Земли - этот вязкий слой расплавленной породы нижняя корочка земной коры.
А в Затерянном городе богатая оливином мантия находится ближе к поверхности, чем обычно - возможно, потому, что она находится вблизи пересечения хребта в середине океана и разлома. Какова бы ни была причина, мантия находится достаточно близко, чтобы морская вода могла просачиваться сквозь трещины в коре и вступать в контакт с этим оливином. И это вызывает химическую реакцию. По мере того как вода проникает в зазоры кристаллической структуры оливина, она превращается в серпентинит.
Когда это происходит, некоторые атомы кислорода соединяются с железом из оливина с образованием магнетита - и атомы водорода собираются вместе, образуя газообразный водород. Но в присутствии углекислого газа, такого как углекислый газ в морской воде, происходит что-то еще. Атомы углерода из СО2 и эти дополнительные атомы водорода в результате серпентинизации объединяются в газообразный метан.
Видите ли, растворенный углекислый газ реагирует с океанской водой с образованием углекислоты, которая может дополнительно реагировать с водой с образованием карбонатных и бикарбонат-ионов.
Это в конечном итоге высвобождает ионы водорода и, следовательно, делает воду более кислой. Однако, если вы удаляете CO2, реакции идут другим путем. Вот почему рН в дымовых трубах в Затерянном Городе составляет около девяти - ближе к пищевой соде, чем к обычной воде.
Это полная противоположность другим гидротермальным жерлам, извергающим очень кислую воду. Также случается, что у Затерянного Города белый дым.
Возможно, вы слышали о минеральном карбонате кальция, потому что это тот белый материал, из которого сделаны раковины и кораллы. И это потрясающий строительный материал, если ваша вода не слишком кислая.
Если это так, то эти ионы водорода будут реагировать с ионами карбоната, а не с кальцием. Ионы водорода и кальция оба заряжены положительно, поэтому, находясь в морской воде, они могут потенциально соединиться с отрицательно заряженными ионами карбоната.
Но обычно происходит то, что водород ковалентно связывается с карбонатом, превращая его в бикарбонат, который, хотя он и отрицательно заряжен, с положительными ионами кальция мало что делает.
Если вы повысите pH и удалите эти ионы водорода, карбонат останется карбонатом и может соединиться с кальцием. И вуаля, вы получаете белизну воды.
Итак, Затерянный город - довольно увлекательное место. Но он не просто выделяется среди гидротермальных источников: он также может дать нам подсказки о происхождении жизни. Помните тот метан, о котором говорили? Ну, метан – самый простой водород и углеродсодержащая молекула или углеводород. На Земле углеводороды обычно производятся живыми организмами, и все известные нам живые организмы нуждаются в них для образования необходимых молекул, таких как белки, жиры и крахмалы.
Итак, еще до того, как появились живые существа, для первой жизни потребовался небиологический источник углеводородов. И этим источником могла быть серпентинизация. Хотя гидротермальные жерла белого курильщика встречаются реже, чем их аналоги, и «Затерянный город», безусловно, является самым крупным и известным примером, он не единственный.
Поэтому ученые считают, что такой объект, как Затерянный город, мог быть ответственен за происхождение жизни на нашей планете и, возможно, даже в других местах Солнечной системы - на отдаленных спутниках, таких как Титан, Европа или Энцелад.
Конечно, мы до сих пор не знаем, как началась жизнь на этой планете, и, возможно, она не началась в глубине моря. Но понимание того, откуда берутся строительные блоки жизни, - определенно хорошее начало.
И в Затерянном Городе могут быть и другие биологические секреты.
В конце концов, ученые только начали изучать его уникальное микробное сообщество и то, как они выживают в теплых щелочных водах, которые они называют домом. Итак, кто знает, что еще мы могли бы извлечь из этой невероятной и великолепной геологической странности.
Подписывайтесь на канал и ставите нравится, чтобы не пропускать новые статьи будет много интересного.