تنوع شگفت‌انگیز دریچه‌های هیدروترمال در اقیانوس قطب شمال

تحقیقات جدید درباره سیستم‌های هیدروترمال کف دریا در شمال زمین

یک مطالعه جدید درباره سیستم‌های هیدروترمال کف دریا در شمال زمین نشان می‌دهد که تنوع در سبک‌های خروجی این سیستم‌ها بیشتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد، است. این یافته‌ها تأثیرات مهمی بر درک منشاء این خروجی‌ها و ارزیابی تأثیر فعالیت‌های هیدروترمال بر اقیانوس و سیستم زمین در مقیاس جهانی دارند. این اطلاعات در مقاله‌ای با عنوان «خروجی‌های زیرآبی تحت تأثیر اولترامافیک در کف بازالت در محل Polaris، 87°N، دره گاکل» که در نشریه Earth and Planetary Science Letters منتشر شده، ارائه شده است.

علاوه بر این، این مطالعه پیامدهایی برای درک و بررسی قابلیت سکونت و شاید حتی وجود حیات در جهان‌های اقیانوسی در منظومه شمسی بیرونی ما دارد، به گفته نویسندگان این تحقیق. این مقاله نتایج مطالعات بازگشتی در سال‌های 2016 و 2023 را در زمینه میدان هیدروترمال Polaris در دره گاکل، که دارای سرعت انتشار فوق‌العاده کندی است، گزارش می‌دهد.

گزارش‌های اولیه درباره محل Polaris نشان می‌داد که این مکان یک سیستم هیدروترمال از نوع «سیاه‌دودکن» است، به دلیل ناهنجاری‌های دما و کدورت در بخار هیدروترمال آن و همچنین به دلیل موقعیت آن در نزدیکی قله یک کوه آتش‌فشانی که در محور گسترش قرار دارد. با این حال، ترکیبی از تحلیل‌های ژئوشیمیایی و بررسی‌های کف دریا نشان داد که Polaris یک سیستم هیدروترمال معمولی نیست، بلکه مایعات غنی از هیدروژن و متان را به اقیانوس قطبی تخلیه می‌کند.

از بیش از 30 محلی که تاکنون بخارهای هیدروترمال عمیق در طول دره‌های میانه اقیانوس با سرعت انتشار فوق‌العاده کند شناسایی شده‌اند، ماهیت بیش از 90 درصد آن‌ها تنها از سیگنال‌های بخار در ستون آب و نقشه‌برداری کف دریا و/یا نمونه‌برداری پتروگرافی استنباط شده است. در جاهایی که مطالعات دقیقی انجام شده، «تنوعی از سبک‌های خروجی پیدا شده است که فراتر از آنچه قبلاً گزارش شده بود، است.» این گسترش تنوع ژئودینامیکی سایت‌های هیدروترمال به اقیانوس قطبی ادامه یافته است، ابتدا با میدان هیدروترمال Aurora در دره گاکل و اکنون با این مطالعه.

به گفته محققان، «خروجی‌های غنی از هیدروژن مانند Polaris انرژی شیمیایی بالقوه بیشتری برای حیات نسبت به سایر انواع خروجی‌ها دارند.»

تنوع میکروبی در اعماق اقیانوس

کریس جرمن، نویسنده همکار این مقاله و دانشمند ارشد در بخش زمین‌شناسی و ژئوفیزیک مؤسسه اقیانوس‌شناسی وودز هول (WHOI) گفت: “تنوع میکروبی که در اینجا با این مقدار انرژی در دسترس وجود دارد، واقعاً قابل توجه و متفاوت از بیشتر چشمه‌های هیدروترمال معمولی است.” او افزود: “کشفاتی که در اینجا انجام داده‌ایم، به‌ویژه اهمیت دارند زیرا به ما اطمینان می‌دهند که می‌توانیم به‌طور معتبر و معنادار به جستجوی حیات در دیگر جهان‌های اقیانوسی فراتر از زمین بپردازیم، بر اساس آنچه که اکنون می‌دانیم.” جرمن همچنین به عنوان محقق اصلی پروژه «اکتشاف جهان‌های اقیانوسی» که یکی از ارکان برنامه «شبکه جهان‌های اقیانوسی» ناسا است، فعالیت می‌کند.

او همچنین اشاره کرد که یافته‌های مربوط به پلاریس نیاز به رویکردهای بهبود یافته برای اکتشاف چشمه‌های هیدروترمال در زمین را برجسته می‌کند تا بتوانیم منابع زیرین آن‌ها را به‌درستی طبقه‌بندی کنیم. المار آلبِرس، نویسنده اصلی مقاله و محقق پسادکتری در بخش زمین‌شناسی و ژئوفیزیک در WHOI، گفت: “مطالعه فرآیندهای زمین‌شناسی در بستر دریا در اقیانوس قطبی، یکی از کم‌اکتشاف‌ترین مکان‌های زمین، هم جذاب و هم الهام‌بخش است.” کار آلبِرس در دو سال گذشته با حمایت بورس پسادکتری فئودور لینن از بنیاد الکساندر فون هومبولت (AvH) انجام شده است، که تحت سرپرستی کریس جرمن در WHOI قرار دارد.

آلبِرس افزود: “بینش‌هایی که از سیستم هیدروترمال پلاریس به دست آوردیم، غیرمنتظره بود و پیامدهای عمده‌ای برای اکتشاف هیدروترمال در اقیانوس‌های دیگر دارد. ما مشتاقیم که ببینیم چه شگفتی‌های دیگری در آینده در اقیانوس قطبی وجود دارد.”

بکی مک‌کالی رنچ، دانشمند برنامه زیست‌شناسی فضایی در مقر ناسا، گفت: “درک توزیع حیات در جهان از اینجا در خانه‌مان آغاز می‌شود، با اکتشاف مکان‌ها و روش‌هایی که حیات در زمین شکوفا می‌شود.” او افزود: “کار این تیم اهمیت گسترش دانش ما از سیاره خود را افزایش می‌دهد و این درس‌ها را در جستجوی پاسخ‌ها درباره اینکه آیا ما تنها هستیم، به کار می‌گیرد. آنچه که ما در اینجا، در قطب یا هر جای دیگر زمین یاد می‌گیریم، به‌طور مستقیم به اکتشاف موفق ما در دیگر جهان‌ها، مانند اروپا و انسلادوس و فراتر از آن، اعمال می‌شود.”

این کار عمدتاً از طریق برنامه PSTAR ناسا در WHOI و همچنین توسط بنیاد الکساندر فون هومبولت، انجمن هلمولتز و جامعه ماکس پلانک در آلمان تأمین مالی شده است.