ჰიდროთერმული ღრმული

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
Jump to navigation Jump to search
თეთრი კვამლი წყასში, რომელიც მდიდარია ბარიუმით, კალციუმით, ნახშირბადის დიოქსიდითა და სილიციუმით.

ჰიდროთერმული ღრმული — ზღვის ფსკერზე არსებული ტერიტორია, სადაც წყალი გეოთერმულად თბება. ჰიდროთერმული ღრმულები ჩვეულებრივ გვხვდება წყალქვეშ მყოფი აქტიური ვულკანების ახლო ტერიტორიებზე, სადაც ტექტონიკური ფილების დეფორმირება ხდება მათი გადაადგილების გამო.[1] ჰიდროთერმული მოქმედებების შედეგგად წარმოიქმნება წყალქვეშა კლდეები და სხვადასხვა მინერალები.

ჰიდროთერმული ღრმულები არსებობს, რადგან დედამიწა არის გეოლოგიურად აქტიური პლანეტა და აქვს დიდი რაოდენობით წყლის რესურსი მის ზედაპირსა და ქერქში. ზღვის ქვეშ, ჰიდროთერმულ ღრმულში წარმოიქმნება სხვადასხვა ფერის კვამლი, რომელიც შეიძლება იყოს შავი ან თეთრი. ზოგადად წყალქვეშა ღრმულების გარშემო მდებარე ტერიტორიები ბიოლოგიურად უფრო მრავალფეროვანია, ვიდრე ჩვეულებრივი ტერიტორიები. ხშირად ორგანიზმები სასიცოცხლოდ იყენებენ ამოფრქვეულ მინერალებს. ძირითადად ასეთ ადგილებში ცხოვრობენ ქემოსინთეზის უნარის მქონე ბაქტერიები და არქეები, რომლებიც კვებითი ჯაჭვის საფუძველს წარმოადგენენ და ხელს უწყობენ ორგანიზმების მრავალფეროვნებას, ისინი არიან კრევეტების, მოლუსკებისა და გიგანტური ჭიების საკვები. მეცნიერები ფიქრობენ, რომ აქტიური ჰიდროთერმული ღრმულები არსებობა შესაძლებელია იუპიტერის მთვარეზე, კერძოდ, ევროპაზე, ასევე სატურნის მთვარე ენცელადზე,[2][3] და ვარაუდობენ, რომ ყველაზე ძველი ჰიდროთერმული ღრმული არსებობდა მარსზე.[1][4]

თეთრი და შავი კვამლი[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

წყალქვეშა ღრმულის ბიოგეოქიმიური ციკლის დიაგრამა.
შავი კვამლის ღრმულის ხმის ჩანაწეის.

ზოგიერთი ჰიდროთერმული ღრმული უხეში ცილინდრული ფორმისაა, რომელიც საკვამურის სტრუქტურას წააგავს. იგი ფორმირდება მინერალებისგან, რომლებიც მყარდება წყლის ფსკერზე ამოსვლისას. როდესაც ძლიერ გაცხელებული წყალი, რომელიც სავსეა მინერალებით, შეერევა ოკეანის ან ზღვის ცივ წყალს, ამ დროს წყალში გახსნილი მინერალები გადადიან მყარ მდგომარეობაში. ამ მილისებრ სტრუქტურას შეუძლია მიაღწიოს 60 მეტრსაც.[5] ამის მაგალითი იყო ჰიდროთერმული ღრმული სახელად „გოძილა", სტრუქტურა წყნარი ოკეანის ღრმა ფსკერზე ორეგონის მახლობლად მდებარეობდა, იგი გაიზარდა 40 მეტრამდე, თუმცა 1996 წელს დაინგრა.[6]

ჰიდროთერმული ღრმულები, რომლებიც გამოყოფენ შავი ფერის კვამლს, მდებარეობენ ზღვის ფსკერზე, ჩვეულებრივ, ბათიალურ ზონაში 2500 მ-დან 3000 მ-მდე, თუმცა იგი გვხვდება, როგორც უფრო მცირე სიღმეზე, ასევე უფრო ღმა რეგიონებშიც.[1] კვამლის შავი შეფერილობა, ჩვეულებრივ, განპირობებულია იმით, რომ იგი შეიცავს გოგირდის მინერალებს მაღალი კონცენტრაციით, მაგალითად სულფიდებს. წყალი ფსკერზე ამოსვლისას ძალიან გაცხელებულია, მისი ტემპერატურა ზოგჯერ 400°C-საც კი აღწევს.[1] ეს წყალი ძალიან მდიდარია დაშლილი მინერალებით, განსაკუთრებით კი სულფიდებით, რომლებიც დედამიწის ქერქიდან გამოიდევნებიან. ოკეანის ცივ წყალთან შეხებისას, მინერალები მყარდებიან და ნაკადის გარშემო ქმნიან ცილინდრულ სტრუქტურას. ზოგიერთი ღრმული ძალზე მდიდარია სხვადახვა ბუნებრივი რესურსით, როგორიცაა ლითონები, მაგალითად, არსებობს ჰიდროთერმული ღრმული სახელად „ცისარტყელა“, რომელშიც რკინის კონცენტრაცია 24,000 μM-ს შეადგენს.[7]

შავი კვამლის ღრმულები პირველად 1979 წელს აღმოაჩინეს, აღმოსავლეთ წყნარ ოკეანეში, ერთ-ერთი პროექტის დროს, სკრიპსის ოკეანოლოგიის უნივერსიტეტის მეცნიერებმა.[8] იგი დააფიქსირეს ღრმა წყლებისთვის განკუთვნილი მოწყობილობით. დღესდღეობით ცნობილია, რომ შავი კვამლის გამომყოფი ჰიდროთერმული ღრმულები ატლანტისა და წყნარ ოკეანეებში არსებობენ, 2100 მეტრის სიღრმეზე.[9] ამ ტიპის ღრმულები საინტერესოა, რადგან ისინი დედამიწის ქერქის უფრო სტაბილურ არეალში არიან, სადაც ტექტონიკური მოძრაობები ნახლებად შეინიშნება.[10] მსოფლიოში ცნობილი ყველაზე ღრმად არსებული ამ ტიპის ჰიდროთერმული ღრმული მდებარეობს კარიბის ზღვაში, იამაიკასა და კაიმანის კუნძულებს შორის 5 000 მეტრის სიღრმეზე.[11]

თეთრი ფერის გამოყოფა დამოკიდებულია მინერალის გვარობაზე, კონკრეტულად ამ ტიპის ჰიდროთერმული ღრმულის ნაკადის შეფერილობა განპირობებულია ბარიუმის, კალციუმისა და სილიციუმის მაღალი კონცენტრაციით. ასეთ ღრმულებს აქვთ უფრო ნახლები სიმხურვალე, რადგანაც თავიანთი სითბოს წყაროდან დაშორებით მდებარეობენ.[1]

შავი და თეთრი ფერის ღრმულები შეიძლება თანაარსებობდნენ ერთ ტერიტორიაზე, რადგან მათი ფერების განსხვავებულობა დამოკიდებულია ნივთიერების ტიპსა და კონცენტრაციაზე. ასევე მათ შორის განსხვავებულია ტემპერატურაც, ვინაიდან თეთრი ფერის ნაკადი უფრო მეტ კალციუმსა და მის ნაერთებს შეიცავს, რომელიც კარგი საშენი მასალაა, ამიტომაც, რაც უფრო იზრდება საკვამურის მსგავსი სტრუქტურის ფორმა, თაღის ბოლო შორდება საწყის წერტილს, ანუ სითბოს ცენტრს, მით უფრო იკლებს ნაკადის ტემპერატურა.[1]

აღმოჩენა და შესწავლა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

მასიური სულფიდის საბადოები.[12]

1949 წელს, კვლევების შედეგად, წითელი ზღვის ცენტრალურ ნაწილში დაფიქსირდა ტემპერატურის ანომალიური მოვლენა. მოგვიანებით 1960-იან წლებში ჩატარებულმა გამოკვლევა დაადასტურა 60 °C-ს ტემპერატურაზე გაცხელებული მარილიანი წყლის არსებობა ამ მიდამოებში. ტემპერატურის ამგვარი მატება გამოწვეული იყო ფსკერზე მიმდინარე მოვლენებისგან, ხოლო წყლის ეს ნაკადი საკმაოდ საზიანო იყო ადგილობრივი ორგანიზმებისთვის.[13] ამჟამად ეს მოვლენა კვლავ კვლევის პროცესშია, ვინაიდან იგი წარმოადგენს ჩვეულებრივი და ძვირფასი ლითონების საბადოს.

ასეთ გარემოში სიცოცხლე პირველად 1977 წელს დაფიქსირდა, როდესაც ეროვნული სამეცნიერო ფონდის მიერ დაფინანსებული საზღვაო გეოლოგთა ჯგუფი დაუბრუნდა კვლევებიდან. ამ წყალქვეშა კვლევის მთავარი მკვლევარი იყო ჯეკ კორლისი, ორეგონის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან. კორლისმა და ვან ანდელმა სტენფორდის უნივერსიტეტიდან დაათვალიერეს და შეისწავლეს ჰიდროთერმული ღრმულები და მათი ეკოსისტემა, 1977 წლის 17 თებერვალს.[14] კვლევაში მონაწილე სხვა მეცნიერები იყვნენ, რიჩარდ (დიკი) ფონ ჰერზენი და რობერტ ბალარდი, ჯეკ დიმონდსი და ლუი გორდონი, ორეგონის სახელმწიფო უნივერსიტეტიდან, ჯონ ედმონდსი და ტანია აიტვარსი მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიის ინსტიტუტიდან, დეივ უილიამსი,ამერიკის შეერთრებული შტატების ოკეანოლოგიის უნივერსიტეტიდან და ა.შ.[14][15]

მაღალი ტემპერატურის ჰიდროთერმული ღრმულები, რომელთა ნაკადიც შავი ფერის იყო, სკრიპსის ინსტიტუტის ოკეანოლოგიის ჯგუფმა აღმოაჩინა 1979 წლის გაზაფხულზე, მოწყობილობა „ALVIN“- ის გამოყენებით, რომლის საშუალებითაც ექსპედიციის გუნდმა შეადგინა და გამოიკვლია წყალქვეშა რუკა. ჩაყვინთვისთვის ადგილი შეირჩა 1978 წელს საფრანგეთის მიერ ჩატარებულ „CYAMEX“- ის ექსპედიციისას ფსკერზე გოგირდწყალბადის აღმოჩენის საფუძველზე.[16] ჩაყვინთვისას ყველაზე მაღალი ტემპერატურა, რომელიც დაფიქსირდა, მოდიოდა ფსკერზე არსებული ჰიდროთერმული ღრმულიდან და შეადგენდა 380 ± 30 ° C-ს.[17] შავი კვამლის ანალიზისას დადგინდა, რომ ძირითადად მის შემადგენლობაში რკინის სულფიდი (FeS) შედიოდა.[18]

2005 წელს, „Neptune Resources NL“- მა, რომელიც არის მინერალების შემსწავლელი კომპანია, მიიღო უფლება, რათა 35,000 კმ²-ის მასშტაბზე ჩაეტარებინა გამოკვლევბი, აღმოეჩინა სულფიდის საბადოები, ტყვია, თუთია და სპილენძი, კვლევები მიმდინარეობდა ახალი ზელანდიის ტერიტორიაზე.

ოკეანოლოგები სწავლობენ ხუან დე ფუკას ვულკანებსა და ჰიდროთერმულ ღრმულებს, სადაც ტექტონიკური ფირფიტები ერთმანეთისგან საკმაოდ შორს მოძრაობენ.[19]

ჰიდროთერმული ღრმულის ბიოლოგია[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ზოგადად მიიჩნევა, რომ სიცოცხლის არსებობისთვის მნიშვნელოვანია მზისგან წამოსული ენერგია, მაგრამ ღრმა წყლის ორგანიზმებს არ აქვთ წვდომა მზის სინათლეზე, ამიტომაც ისინი არსებობენ ჰიდროთერმული ღრმულების გარშემო, საიდანაც დიდი რაოდენობით სითბო გამოიყოფა. ადრე ოკეანოლოგები თვლიდნენ, რომ ღრმულებში არსებული ორგანიზმები დამოკიდებულნი იყვნენ საზღვაო თოვლზე, თუმცა ასე არ არის, ვინაიდან ორგანიზმები გარკვეულწილად ღრმულიდან წამოსული ნაკადით საზრდოობენ. ასევე აღსანიშნავია, რომ ჩვეულებრივ ღრმა წყლებთან შედარებით ჰიდროთერმულ ღრმულებთან ცოცხალი ორგანიზმების რაოდენობა 10 000-დან 100 000 ჯერ მატია.

ასეთ ადგილებში ჩვეულებრივ წყლის ორგანიზმებს უჭირთ არსებობა, თუმცა არიან ბაქტერიის სახეობები, რომლებიც ნაკადიდან წამოსული ქიმიური ნივთიერებებით სარგებლობენ, ასეთი ნივთიერებაა მაგალითად, წყალბადის სულფიდი, რომელსაც ბაქტერიები გოგირდად და წყლად გარდაქმნიან.

აქ არსებული ეკოსისტემისთვის ჰიდროთერმული ღრმული მთავარი საარსებო წყაროა, იგი ორგანიზმებს სითბოთი ამარაგებს, ისინი განსხვავდებიან დედამიწის ზედაპირზე მცხოვრები ორგანიზმების უმეტესობისგან, რომლებიც მზის ენერგიის საშუალებით ცოცხლობენ. მიიჩნევა, რომ ასეთი ორგანიზმები მზისგან დამოუკიდებლად არსებულ სამყაროში ცხოვრობენ, თუმცა მათი გარკვეული ნაწილი მაინც დამოკიდებულია მცენარეებზე, რომლებიც ფოტოსინთეზის საშუალებით გამოყოფენ ჟანგბადს.

ქიმიოსინთეტიკური ბაქტერია ცხოვრობს მსგავს პირობებში, რომელიც იზიდავს სხვა ორგანიზმებს, როგორებიც არიან: ლოკოკინები, კრევეტები, ჭიები, თევზები და რვაფეხები, რის შედეგადაც რეგიონში, არსებობს, როგორც მსხვერპლი ასევე მტაცებელი, რაც ქმნის გარკვეული ტიპის კვებით ჯაჭვს. აქ არსებული ჭიები, რომლებიც შეიძლება 2 მეტრამდე გაიზარდონ, ხშირად გვხვდებიან ჰიდროთერმული ღრმულის გარშემო. ისინი არიან სხვა პარაზიტი ჭიების მსგავსი ორგანიზმები, რომელთაც არ აქვთ განვითარებული სხვადასხვა ორგანოები.

ლიტერატურა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

  • William Martin & Michael J. Russell: On the origins of cells: a hypothesis for the evolutionary transitions from abiotic geochemistry to chemoautotrophic prokaryotes, and from prokaryotes to nucleated cells. In: Philosophical Transactions of the Royal Society. Biological Sciences. 358 (1429), 2003, S. 59–85, PMID 12594918, PMC 1693102 (freier Volltext)
  • William Martin et al.: Hydrothermal vents and the origin of life. In: Nat Rev Microbiol. Bd. 6, Nr. 11, 2008, S. 805–814, PMID 18820700, doi:10.1038/nrmicro1991.
  • Cindy L. Van Dover: The ecology of deep-sea hydrothermal vents. Princeton Univ. Press, Princeton 2000, ISBN 0-691-05780-X.
  • David M. Karl: Microbiology of deep-sea hydrothermal vents. CRC Press, Boca Raton 1995, ISBN 0-8493-8860-0.
  • Gerald Traufetter: Naschen von Neptuns Schatz. In: Der Spiegel. Nr. 40, 2006, S. 146–148 (online).
  • Лобье Люсьен. Оазисы на дне океана / Пер. с англ. М. А. Долголенко. — М: Гидрометеоиздат, 1990.
  • Михаил Никитин. Происхождение жизни. От туманности до клетки. — М.: Альпина нон-фикшн, 2016. — 542 с. — ISBN 978-5-91671-584-2.
  • Галкин С.В. Гидротермальные сообщества Мирового океана. Структура, типология, география. / академик РАН Виноградов М.Е. — М.: ГЕОС, 2002. — 200 с. + вклейки 24 с. — ISBN 5-89118-287-4.
  • Haymon, R.M. (2014) "Hydrothermal Vents at Mid-Ocean Ridges", Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. DOI:10.1016/b978-0-12-409548-9.09050-3. ISBN 978-0-12-409548-9. 
  • Van Dover, C. L.; Humphris, SE; Fornari, D; Cavanaugh, CM; Collier, R; Goffredi, SK; Hashimoto, J; Lilley, MD და სხვები. (13 September 2001). "Biogeography and Ecological Setting of Indian Ocean Hydrothermal Vents". Science 294 (5543): 818–823. Bibcode 2001Sci...294..818V. . PMID 11557843.
  • (2000) The Ecology of Deep-Sea Hydrothermal Vents. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-04929-8. 
  • Beatty, J. T.; Overmann, J.; Lince, M. T.; Manske, A. K.; Lang, A. S.; Blankenship, R. E.; Van Dover, C. L.; Martinson, T. A. და სხვები. (20 June 2005). "An obligately photosynthetic bacterial anaerobe from a deep-sea hydrothermal vent". Proceedings of the National Academy of Sciences 102 (26): 9306–9310. Bibcode 2005PNAS..102.9306B. . PMID 15967984.
  • Glyn Ford and Jonathan Simnett, Silver from the Sea, September/October 1982, Volume 33, Number 5, Saudi Aramco World Accessed 17 October 2005
  • Ballard, Robert D., 2000, The Eternal Darkness, Princeton University Press.
  • http://www.botos.com/marine/vents01.html#body_4
  • Csotonyi, J. T.; Stackebrandt, E.; Yurkov, V. (4 July 2006). "Anaerobic Respiration on Tellurate and Other Metalloids in Bacteria from Hydrothermal Vent Fields in the Eastern Pacific Ocean". Applied and Environmental Microbiology 72 (7): 4950–4956. . PMID 16820492.
  • Koschinsky, Andrea; Garbe-Schönberg, Dieter; Sander, Sylvia; Schmidt, Katja; Gennerich, Hans-Hermann; Strauss, Harald (2008). "Hydrothermal venting at pressure-temperature conditions above the critical point of seawater, 5°S on the Mid-Atlantic Ridge". Geology 36 (8): 615. Bibcode 2008Geo....36..615K. .
  • Catherine Brahic. (4 August 2008) Found: The hottest water on Earth. New Scientist. ციტირების თარიღი: 18 June 2010.
  • Josh Hill. (5 August 2008) 'Extreme Water' Found at Atlantic Ocean Abyss. The Daily Galaxy. ციტირების თარიღი: 18 June 2010.

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სქოლიო[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

  1. 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Colín-García, María (2016). "Hydrothermal vents and prebiotic chemistry: a review". Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana 68 (3): 599–620. .
  2. Chang, Kenneth. “Conditions for Life Detected on Saturn Moon Enceladus“, New York Times, 13 April 2017. ციტირების თარიღი: 14 April 2017. 
  3. Spacecraft Data Suggest Saturn Moon's Ocean May Harbor Hydrothermal Activity“, NASA, 11 March 2015. ციტირების თარიღი: 12 March 2015. 
  4. Paine, M.. (15 May 2001) Mars Explorers to Benefit from Australian Research. Space.com. დაარქივებულია ორიგინალიდან - 21 February 2006.
  5. Perkins, S. (2001). "New type of hydrothermal vent looms large". Science News 160 (2): 21. .
  6. Kelley, Deborah S.. Black Smokers: Incubators on the Seafloor.
  7. Douville, E; Charlou, J.L; Oelkers, E.H; Bienvenu, P; Jove Colon, C.F; Donval, J.P; Fouquet, Y; Prieur, D და სხვები. (March 2002). "The rainbow vent fluids (36°14′N, MAR): the influence of ultramafic rocks and phase separation on trace metal content in Mid-Atlantic Ridge hydrothermal fluids". Chemical Geology 184 (1–2): 37–48. Bibcode 2002ChGeo.184...37D. .
  8. Spiess, F. N.; Macdonald, K. C.; Atwater, T.; Ballard, R.; Carranza, A.; Cordoba, D.; Cox, C.; Garcia, V. M. D. და სხვები. (28 March 1980). "East Pacific Rise: Hot Springs and Geophysical Experiments". Science 207 (4438): 1421–1433. Bibcode 1980Sci...207.1421S. . PMID 17779602.
  9. Boiling Hot Water Found in Frigid Arctic Sea. LiveScience (24 July 2008). ციტირების თარიღი: 2008-07-25.
  10. Scientists Break Record By Finding Northernmost Hydrothermal Vent Field. Science Daily] (24 July 2008). ციტირების თარიღი: 2008-07-25.
  11. Cross, A.. (12 April 2010) World's deepest undersea vents discovered in Caribbean. BBC News. ციტირების თარიღი: 2010-04-13.
  12. Hannington, M.D. (2014) "Volcanogenic Massive Sulfide Deposits", Treatise on Geochemistry, გვ. 463–488. DOI:10.1016/B978-0-08-095975-7.01120-7. ISBN 978-0-08-098300-4. 
  13. Degens, E. T. (1969). Hot Brines and Recent Heavy Metal Deposits in the Red Sea. Springer-Verlag. 
  14. 14.0 14.1 {{Cite web|title = Dive and Discover: Expeditions to the Seafloor|url = http://www.divediscover.whoi.edu/ventcd/vent_discovery/thediscovery/timeline_p.html%7Cwebsite = www.divediscover.whoi.edu|accessdate = 2016-01-04}
  15. Davis, Rebecca. “The Deep-Sea Find That Changed Biology“, NPR.org, December 5, 2011. (en) 
  16. Francheteau, J (1979). "Massive deep-sea sulphide ore deposits discovered on the East Pacific Rise". Nature 277 (5697): 523. Bibcode 1979Natur.277..523F. . https://archimer.ifremer.fr/doc/1979/publication-5278.pdf.
  17. Macdonald, K. C.; Becker, Keir; Spiess, F. N.; Ballard, R. D. (1980). "Hydrothermal heat flux of the "black smoker" vents on the East Pacific Rise". Earth and Planetary Science Letters 48 (1): 1–7. Bibcode 1980E&PSL..48....1M. .
  18. Haymon, Rachel M.; Kastner, Miriam (1981). "Hot spring deposits on the East Pacific Rise at 21°N: preliminary description of mineralogy and genesis" (en). Earth and Planetary Science Letters 53 (3): 363–381. Bibcode 1981E&PSL..53..363H. .
  19. Broad, William J.. “The 40,000-Mile Volcano“, 2016-01-12.