Smack keskellä Atlantin valtamerta, vedenalaisen vuoren huipulla, joka nousee yli 10 000 jalkaa merenpohjan yläpuolelle, istuu Lost City. Sadat valkoiset tornit nousevat pimeään valtamereen, ja ne ulottuvat kaupunkialueen alueelle ja ovat korkeudeltaan 30 - 200 jalkaa korkeita. Kuumat alkaliset nesteet, jotka on täytetty vetykaasulla, kulkevat näiden luonnollisten tornien yläosista vesille, jotka sijaitsevat vain Keski-Atlantin harjanteen itäpuolella.
Se, mikä näyttää pitkään hylätyltä metropolilta, on itse asiassa täynnä mikroskooppista elämää. Triljoonaista kadonneen kaupungin mikrobiasukasta, joka on kyydissä Atlantin yläpuolella, on tullut kiehtova tutkijoille. Nämä mikrobit, jotka kukoistavat hydrotermisessä ilmauskentässä syvällä Atlantissa, pitävät salaisuuden elämän selviytymiselle tällaisissa vihamielisissä ympäristöissä - ja ne voivat jopa antaa vihjeitä maan elämän alkuperästä.
Huomenna 8. syyskuuta 22 tutkijan, mikrobiologin, geologin ja meritutkijan ryhmä matkustaa Lost Cityyn ensimmäistä kertaa vuosien varrella. Tämä tutkijaryhmä haluaa tietää, miten Kadonneen kaupungin mikrobit antavat elantonsa, mitä syövät ja hengittävät, ja kuinka he selviävät syvän valtameren äärimmäisissä lämpötiloissa ja paineissa.
"Haluamme tietää, kuinka he elävät siellä", sanoo ryhmän apulaisjohtaja William Brazelton, Utahin yliopiston mikrobiologi.
Vuonna 2000 löydetty Lost City on yksi harvoista tunnetuista paikoista, kuten se planeetalla. Toisin kuin yleisimmät hydrotermiset tuuletusaukot, kuten mustat tupakoitsijat ja metaaninvuodot, vulkaaninen toiminta ei sisällä Lost Cityä. Pikemminkin tuuletusaukot luodaan, kun merivesi kohtaa maapallon vaipasta tulevan kiven, jolloin syntyy kaasua ja energiaa serpentinisointiprosessissa. Näistä tuuletusaukkoista peräisin oleva kalsiumirikas vesi reagoi sitten meriveden hiilen kanssa ja muodostaa Lost Cityn ikoniset karbonaattihormit.
Kadonneen kaupungin karbonaattihormit kuvattiin vuoden 2005 matkan aikana hydrotermisessä ilmausjärjestelmässä. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / Kadonneen kaupungin tiedejoukkue) Savupiippuista johdettu vetykaasu tarjoaa runsaan energialähteen Lost Cityssä eläville mikrobille. "Se on lähinnä ilmainen lounas, jota maailmankaikkeus tarjoaa", Brazelton sanoo. Savupiiput vapauttavat myös metaanin, orgaanisen molekyylin, joka on rikas energialähde monentyyppisille elämille.
Vaikka energiaa on runsaasti, ei vielä ole selvää, mistä syvänmeren ekosysteemin mikrobit saavat hiilen tai ravintoaineet. Etelä-Carolinan yliopiston geokemialaisen Susan Langin ryhmäjohtajien mukaan tämän mysteerin ratkaiseminen on yksi retkikunnan ensisijaisista tehtävistä.
"Yksi kysymyksistä, joita yritämme jatkaa, on, mitä nämä mikrobit etsivät?", Hän sanoo. "Elämä etsii aina jotain."
Kolmen viikon retkikierroksen aikana Yhdysvaltain laivaston (R / V) Atlantis -laivalla työskentelevät tutkijat lähettävät Jason-nimisen kauko-ohjattavan ajoneuvon (ROV), joka sijaitsee noin 2 600 metrin päässä Lost Cityyn näytteenottoa varten. "Jason näyttää maastoautolta, jolla on suuri pyrstö tulevan takaa", sanoo Beth Orcutt, Bigelowin merentutkimuksen laboratorion mikrobiologi, joka on mukana retkikunnassa, mutta ei mene itse. "Tutkijat käyttävät Jasonia silminään ja käsiinsä merenpohjassa."
Jason kerää sedimentit merenpohjasta ja poimii pieniä näytteitä Lost City -piipuista, mutta enimmäkseen Jason kerää vettä. Retkikunnan tutkijat aikovat kerätä vettä, joka virtaa ulos savupiippuista, mikrobien vangitsemiseksi, jotka elävät syvällä Atlantis-massiivin sisällä. Tutkijat olettavat, että vuoren mikrobit tuovat hiiltä ja ravintoaineita ekosysteemiin, mikä mahdollistaa mikrobien elämisen savupiippujen pinnalla.
"Se osoittaisi, että maa on tiiviisti kytketty järjestelmä", Lang sanoo. "Jopa outot organismit, jotka elävät merenpohjassa, antavat elämän pinnalla."
ROV Jason, joka tutkii Lost Cityä ja ottaa näytteitä tässä kuussa. (Tom Kleindinst / Woods Hole Oceanographic Institution) Sen määrittäminen, kuinka mikrobit selviävät vuoren sisällä, missä käärmeenmuodostumisprosessia ympäröivät epäasianmukaiset olosuhteet, voisi antaa myös vilkuksen mahdollisesta elämästä muilla planeetoilla. Koska ainesosat ovat suhteellisen yksinkertaisia (kallio- ja merivesi) ja ympäristö on happea vapaa, Atlantin sisällä olevat mikrobit voivat olla ikkuna maan ulkopuolisiin elämänmuotoihin.
"Tämä on esimerkki ekosysteemityypistä, joka voisi olla aktiivinen Enceladussa tai Euroopassa heti tällä sekunnilla", Brazelton sanoi viitaten Saturnuksen ja Jupiterin vetisiin kuihin, "ja ehkä Marsiin menneisyydessä".
ROV Jason kerää noin 30 litraa merivettä päivittäin. Osa kerätystä vedestä varastoidaan pakastimiin tulevaa tutkimusta varten, kun taas osa analysoidaan paikan päällä mittaamaan kemiallinen koostumus sekä mikrobien ja viruspopulaatiot. Seuraavien vuosien aikana meriveden näytteiden geneettinen testaus valaisee, millaiset mikrobit elävät tässä äärimmäisessä ympäristössä ja kuinka ne selviävät.
On myös tutkijoita, jotka uskovat kadonneen kaupungin tai sen kaltaisen paikan olevan siellä, missä elämä alkoi maan päällä. "Se on hyvä järjestelmä siihen, missä varhainen elämä on ehkä kehittynyt", Lang sanoi. Pienet huokoset kadonneen kaupungin savupiippujen seinissä yhdessä emäksisen (toisin kuin hapan) meriveden ja rajoittamattoman energialähteen kanssa vetykaasussa, voisivat tarjota Goldilocks-olosuhteet, joita tarvitaan spontaaniin elämään.
"Kadonneen kaupungin geokemia ja geologia näyttävät yhdistyvän tavalla, joka ratkaisee elämän alkuperästä aiheutuvan energisen kana- ja munaongelman", kertoi Harvardin yliopiston mikrobiologi Jeffrey Marlow, joka ei ole mukana retkikunnassa. "Kana-muna" -ongelmalla tarkoitetaan sitä, että solu tarvitsee energiaa biomolekyylien luomiseksi ja biomolekyylejä tarvitaan energian valjastamiseksi.
Marlowin mielestä on uskottavaa, että Lost Cityn savupiipun huokosiin pyörittelevä korkea-pH-arvoinen vesi voisi luoda suotuisat olosuhteet elämän alkamiselle. Vetykaasu ja muut molekyylit, jotka sekoittuvat yhteen huokosissa, voivat luoda esikursorin solulle, joka tunnetaan alkusoluna.
Pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva paljastaa pilaantuneet biofilmit, jotka on valmistettu mikrobeista Lost City -piipun sisällä ja niiden sisällä. (Tomaso Bontognalin, Susan Langin ja Gretchen Früh-Greenin kohteliaisuus) Muita paikkoja, kuten Lost City, on olemassa syvänmeressä, mutta niiden on osoittautunut vaikea löytää. Koska serpentinisaation sivutuotteet ovat suhteellisen maallisia - lähinnä vetyä ja metaania - Lost Cityn kaltaisilla alueilla ei ole vahvoja biosignaaleja, kuten muissa hydrotermisissä ilmausjärjestelmissä, kuten mustissa tupakoitsijoissa, jotka pursottavat rikkikaasua. "Oletetaan, että Lost Cityn kaltaiset sivustot ovat melko yleisiä, emme vain tiedä missä ne ovat", Lang sanoo. "Tällä hetkellä sanomme, että Lost City on ainutlaatuinen, mutta se ei todennäköisesti ole yksin."
Toisen kadonneen kaupungin löytäminen näyttää pian epätodennäköiseltä, koska ihmiset eivät ole koskaan tutkineet valtaosaa valtamerestä. "Olemme nähneet vain pienen osan merenpohjasta", Marlow sanoo. "Siellä on niin paljon enemmän löydettävää." Yhdysvaltain kansallisen valtameripalvelun mukaan ihminen on kartannut tai havainnut alle 20 prosenttia valtamerestä.
Syvä valtameri on yhtä suuri raja tutkijoille kuin syvä avaruus. Tutkijat ovat vasta alkamassa ymmärtää, kuinka monipuolinen elämä toimii äärimmäisissä ekosysteemeissä merenpohjan lähellä, ja tutkijat eivät ole ainoita, jotka etsivät syvänmerta. Kivennäisvarat, kuten nikkeli, koboltti, hopea ja kulta, ovat herättäneet kiinnostusta kaivosyhtiöihin, jotka investoivat yhä enemmän tulevaisuuden syvänmeren hyödyntämiseen.
"Kun olin opiskelija oppimaan syvänmerestä, ajatus siitä, että merenpohjassa on mineraaleja, joita teollisuus voi haluta kaivoa, oli täysin tieteellinen idea, koska se ei ollut lainkaan taloudellisesti kannattavaa", Orcutt sanoi. Mutta nyt vaaditut tekniikat ovat täällä, ja Kansainvälinen merenpohjajärjestö (Yhdistyneiden Kansakuntien virasto, joka antaa luvan kaivokseen kansainvälisillä vesillä) antaa lupia kaivostoiminnan etsinnälle vuosittain. Yksi tällainen lupa, joka annettiin elokuussa 2017, antoi Puolalle oikeuden käyttää merenpohjan aluetta, jolla Lost City sijaitsee.
"Mehiläispesä" rakenne Lost Cityssä. (Deborah Kelley, Washingtonin yliopisto) Jotkut meritieteilijät sanovat, että merenpohjan louhinta ennen kuin ymmärrämme sen perusbiologiaa, voisi olla resepti katastrofille. "Aivan kuten minkä tahansa rajan kanssa, on melko helppoa vaikuttaa muutoksiin edes tietämättä, mitä siellä on tai mitä haavoittuvuuksia on", sanoo syvänmeren biologi ja syvänmeren biologian perustaja Lisa Levin, jonka tavoitteena on tuoda tutkijoita, taloustieteilijät, politiikan asiantuntijat ja teollisuuden edustajat yhdessä syvänmeren hyödyntämistä koskevissa kysymyksissä. Levin kertoo, että kun Puola sai oikeuden kaivoa kadonneen kaupungin ympäristöä, se nosti punaisen lipun syvänmeren mikrobiologeille. "Se oli katalyyttinen tapahtuma."
Monet syvänmeren tutkijat vaativat nyt Lost Cityn ja sen kaltaisten paikkojen suojelemista, ja ne korostavat syvänmeren mikrobiologian globaalia merkitystä, sillä se myötävaikuttaa ravinteiden kiertoon, ilmaston lieventämiseen ja geneettiseen monimuotoisuuteen. ”Haluamme kiinnittää huomiota elämän näkymättömään osaan”, Orcutt sanoo, joka on järjestänyt tieteellisiä kokouksia syvänmeren kaivostoiminnan vaikutuksista mikrobitoimintaan. ”Merenpohjalla on arvoa. Joka kerta kun tutkijat menevät valtameren pohjalle, löydetään uusia lajeja. Meressä on niin paljon, mistä emme tiedä. ”
Tämän kuukauden retkikunta Lost Cityyn auttaa meitä oppimaan vähän enemmän alla olevista salaperäisistä maailmoista.
