Mikään paikka maan päällä ei ole ihmisen vaikutusta - edes valtameren syvimpien kaivojen pohja.
Kolmen Länsi-Tyynenmeren valtakammion katkarapujen kaltaisten kriittien todettiin heittävän ruokaa, joka uppoaa pinnasta, jättäen ainutlaatuisen kemiallisen allekirjoituksen vuosikymmenien vanhoista ydinpommitestistä syvänmeren äyriäisten ruumiissa. Äskettäin julkaisussa Geophysical Research Letters julkaistut tulokset auttavat meritieteilijöitä selvittämään, kuinka nämä pohja-asukkaat selviävät, mutta myös korostavat syvyyksiä, joihin ihmiskunnan vaikutus voi tunkeutua.
Syvänmeren kaivokset saattavat olla yksi vähiten tutkituista nooksista maan päällä. Näistä syvin, Mariana-kaivo Tyynellämerellä, on noin 36 000 jalkaa merenpinnan alapuolella. (Mount Everest voisi istua alareunassa, ja sen huippukokous olisi edelleen enemmän kuin mailin veden alla.) Pohjassa lämpötila nousee juuri jäätymisen yläpuolelle ja vesi kohdistaa yli 1000 kertaa paineen, joka tuntui pinnalta.
"Biologisesti [valtameren] kaivokset pidetään maapallon turmeltumattomimpina elinympäristöinä", sanoo Weidong Sun, geokemisti Kiinan merentutkimuslaitoksella ja uuden tutkimuksen avustaja. "Olemme kiinnostuneita siitä, kuinka elämä selviää siellä, mistä sen ravintolähde on ja onko ihmisten toiminnalla mitään vaikutusta."
Lanceola clausi, härkäkoiran amphipodi, harvinainen syvänmeren laji, joka on pyydetty alle 1000 metrin päähän. (Russ Hopcroft / Maailmanhistoriaarkisto / UIG Getty Images -palvelun kautta) Noilla pimeillä syvyyksillä yksi yleisimmistä kriittistä on katkarapujen kaltainen amphipod, äyriäisten perhe, joka raaputtaa merenpohjaa ruokaa varten. Mistä tämä ruoka tulee, on keskustelun aihe. Mahdollisia lähteitä ovat morselit, jotka imeytyvät maapallon sisäpuolelta, ravinnepitoiset sedimentit, jotka liukuvat alas jyrkistä kaivoksen seinistä, tai maukas detritus, joka vetoaa alas pinnasta.
Äskettäinen syvänmeren amfipodien kuljetus tarjosi Sunille ja kollegoilleen mahdollisuuden ratkaista tämä merimysteeri. Kaksi kiinalaista tutkimusalusta otti vuonna 2017 syötti ansoja ampifodiasta kolmesta Länsi-Tyynenmeren kaivoksesta, mukaan lukien kuuluisa Mariana-kaivo. Sunin joukkue analysoi kemiallisesti amphipodien lihaksiskudoksen ja suolen sisällön ja löysi kohonneet hiili-14-tasot, raskas variantti hiiltä. Tasot vastasivat läheisesti valtameren pinnan läheisyydessä havaittuja määriä, joissa hiili-14: n määrä on tavallista suurempi yli puoli vuosisataa sitten suoritettujen ydinpommitestien ansiosta.
Hiiltä on muutamassa eri lajikkeessa sen mukaan, kuinka monta neutronia on täytetty sen ytimeen. Noin yhdellä jokaisesta maapallon triljoonasta hiiliatomista on kaksi ylimääräistä neutronia. Tämä muoto, joka tunnetaan nimellä hiili-14, esiintyy luonnollisesti nopeiden atomipartikkelien ansiosta syvästä avaruudesta sekoittaen typpiatomeihin. Mutta 1900-luvun puolivälissä ihmiset kaksinkertaistivat hiili-14 määrän ilmakehässä.
Kansainvälisen atomienergiajärjestön mukaan Yhdysvallat ja Neuvostoliitto räjäyttivät vuosina 1945 - 1963 (pienellä Yhdistyneen kuningaskunnan ja Ranskan avulla) lähes 500 ydinpommia, joista 379 räjähti ilmakehässä. Nämä testit lisäsivät dramaattisesti hiili-14: n määrää planeetallamme. Vuoden 1963 testikiellosopimus lopetti useimmat ilmakehän ja vedenalaiset testit, ja ilmakehän hiili-14-pitoisuudet alkoivat hitaasti palata normaaliin - vaikka ne ovat edelleen korkeampia kuin ydinvoimaa edeltävät tasot - merivesi ja maalla tapahtuva elämä absorboitunut hiili ilmasta.
Tästä hiili-14, jonka puoliintumisaika on noin 5 730 vuotta, tasaisesta vähenemisestä on tullut hyödyllinen väline orgaanisen aineen iän ja lähteen selvittämisessä. Kaikkien organismien elinkaaren aikana se tarttuu hiiliympäristöön. Kun organismi kuolee, tämä vaihto pysähtyy. Mittaamalla kuinka paljon hiiltä on hiili-14: n muodossa, tutkijat voivat selvittää, milloin organismi kuoli.
Maan eri paikoissa on myös hyvin vaihtelevia hiili-14-varastoja. Maapallon sisällä olevasta orgaanisesta materiaalista on pääosin vapaa hiili-14. Myös valtameren kaivoksen seinämien sedimentit ovat erittäin alhaiset. Mutta valtameren pinnasta tuleva materiaali heijastaa suhteellisen suuria määriä ilmakehässä.
Korjattujen nisäkäslihasten lihaskudoksessa hiili-14: n pitoisuudet vastasivat läheisesti pinta-alaa vuosina 2004-2007, mikä viittaa siihen, että nämä olennot elävät yli vuosikymmenen. Heidän serkkunsa asuvat lähellä pintaa tyypillisesti vain kaksi vuotta. Samanaikaisesti ampifioodien suolistossa juuri hajotetun ruoan hiili-14-pitoisuudet olivat samanlaisia kuin nykyisissä pintanäytteissä, mikä viittaa siihen, että pintaflottisäde romahti nopeasti syvimpiin kaivoihin, missä ampifododit arpivat sen.
Kartta Mariana-kaivannosta, jossa Challenger Deep on merkitty, valtameren syvin tunnettu kohta, jonka syvyys on noin 36 000 jalkaa. (Kmusser kautta Wikicommons CC BY 2.5) Ydinpommin allekirjoitus on tallennettu pari mailia alas Länsi-Atlantilla, mutta kukaan ei ole nähnyt sitä ennen kuin nämä syvyydet ovat. "Tämä on vain mielenkiintoista, koska kaikki pääsevät ulos", sanoo Robert Key, Princetonin valtameri, joka ei ollut mukana tässä tutkimuksessa. Hän huomauttaa, että hiilidioksidin 14 tasot alkavat noin mailin päässä Pohjois-Tyynenmeren pinnasta alapuolella, mikä ilmapiiri näytti ennen pommitestiä. "Korkeahiili-14 [ampifododissa] voisi tulla vain ruoasta, joka on tullut alas ylhäältä", hän sanoo.
Ydinpommitestien avulla luodun materiaalin runsaus taivaalla, jota löytyy syvän asumisen amfipodien ruumista, korostaa erittäin läheistä yhteyttä ihmisen toiminnan ja eristyneimpien meren rantojen välillä.
"Nämä ovat todellakin poikkeuksellisia tuloksia, mutta en ole yllättynyt", sanoo Timothy Shank, tutkija Woods Hole Oceanographic Institutionissa. "25 vuotta siitä, kun olen suorittanut syvänmeren ekosysteemien etsintää ja tutkimusta, mielestäni niiden yhteys meihin on läheisempi kuin koskaan luulimme." Wc: t ja suihkut sijaitsevat hänellä kaksi mailia alas, hän sanoo, kun taas muovi- ja metalli roskakorit ovat lisääntyneet kuin 30 syvänmeren kanjonia Yhdysvaltojen itärannikon edustalla.
Ja tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat nähneet hautakamppeja, jotka käsittelevät ihmiskunnan jätteitä. Vuoden 2017 lehdessä Nature Ecology & Evolution kerrottiin, että kahden Länsi-Tyynenmeren kaivoksen ampifododit sisälsivät kohonneita määriä teollisuussaasteita PCB: tä, jota kerran käytettiin laajasti elektroniikkalaitteissa, ja PBDE: tä, palonestoainetta. Joissakin Mariana-kaivannon ampifododissa PCB-pitoisuudet olivat jopa 50 kertaa korkeammat kuin taskurapuissa, joita pyydettiin lähellä Liaohe-jokea, joka on yksi Kiinan saastuneimmista joista.
Aurinkoa ja työtovereita ei tehdä ampifoodeistaan tai rikkaasta ekosysteemistä, joka kukoistaa näissä vedenalaisissa kanjoneissa. ”Hyvin syvissä, erittäin pimeissä paikoissa on paljon olentoja”, Sun sanoo. "Haluamme ymmärtää, kuinka ekosysteemi käsittelee ihmisen toimintaa ... ja kuinka järjestelmä reagoi tähän voimakkaaseen pinnalta aiheutuvaan pilaantumiseen."
