Smack насред Атлантическия океан, на подводна планина, издигаща се на 10 000 фута над морското дъно, се намира Изгубеният град. Стотици бели шпили се впускат в тъмния океан, обхващайки района на градски блок и извисяващ се между 30 и 200 фута висок. Горещи алкални течности, пълни с водороден газ, се изхвърлят от върховете на тези естествени кули във водите точно на изток от Средноатлантическия хребет.
Това, което прилича на отдавна изоставен метрополис, всъщност залива с микроскопичен живот. Трилионите микробни жители на Изгубения град, кацнали на върха на Атлантида, са се превърнали във очарование за учените. Тези микроби, процъфтяващи в хидротермално отдушник, дълбоко в Атлантическия океан, пазят тайната за оцеляването на живота в такива враждебни среди - и дори могат да предоставят улики за произхода на живота на Земята.
Утре, 8 септември, група от 22 изследователи, микробиолози, геолози и океанографи ще пътуват до Загубения град за първи път от години. Тази група учени иска да знае как микробите на Изгубения град изкарват прехраната си, какво ядат и дишат и как оцеляват при екстремните температури и натиска на дълбокия океан.
"Искаме да знаем как живеят там", казва съучастникът на екипа Уилям Бразелтън, микробиолог от Университета на Юта.
Открит през 2000 г., Изгубеният град е едно от малкото известни места като него на планетата. За разлика от по-често срещаните видове хидротермални отвори, като черни пушачи и метан, изгубеният град не се захранва от вулканична активност. По-скоро отворите се създават, когато морската вода се натъкне на скала от земната мантия, създавайки газ и енергия в процес, известен като серпентинизация. Водата, богата на калций от тези отвори, след това реагира с въглерод в морската вода, за да образува емблематичните карбонатни комини на Lost City.
Карбонатни комини на „Изгубен град“, изобразени по време на експедиция от 2005 г. до хидротермалната вентилационна система. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / The Science City Science Team) Извеждането на водороден газ от комините осигурява достатъчно енергиен източник за микробите, живеещи в Lost City. „Това е най-близкото до безплатния обяд, който Вселената осигурява“, казва Бразелтън. Комините също отделят метан, органична молекула, която е богат източник на енергия за много видове живот.
Въпреки че енергията е в изобилие, все още не е ясно къде микробите в тази дълбоководна екосистема получават въглерод или хранителни вещества. Според съучастничката на екипа Сюзън Ланг, геохимик от Университета в Южна Каролина, разрешаването на тази мистерия е една от основните мисии на експедицията.
„Един от въпросите, към които се опитваме да се справим, е, за какво са скромни тези микроби?“, Казва тя. „Животът винаги търси нещо.“
По време на триседмичната експедиция учени на борда на изследователския кораб на ВМС на САЩ (R / V) Atlantis ще изпратят дистанционно управлявано превозно средство (ROV), наречено Джейсън, надолу около 2600 фута в Lost City за събиране на проби. „Джейсън прилича на всъдеход с голяма опашка, излизаща отзад“, казва Бет Оркут, микробиолог от Бигелоу лаборатория за океански науки, която участва в експедицията, но не се придвижва сама. „Учените използват Джейсън като очи и ръце на морското дъно.“
Джейсън ще събира утайка от морското дъно и ще извлича малки проби от комини на Lost City, но най-вече Джейсън ще събира вода. Учените от експедицията планират да съберат вода, изтичаща от комините, за да улавят микроби, които живеят дълбоко в Атлантида. Изследователите хипотезират, че микробите в планината въвеждат въглерод и хранителни вещества в екосистемата, което позволява живот на микроби на повърхността на комини.
„Това би показало, че земята е силно свързана система“, казва Ланг. „Дори наистина странните организми, живеещи долу в подмора, позволяват живот на повърхността.“
Джейсънът на ROV, който ще изследва Lost City и ще вземе проби този месец. (Том Клайндинст / Океанографска институция Woods Hole) Определянето как микробите оцеляват в планината, където негостоприемните условия заобикалят процеса на серпентинизация, също може да даде представа за възможен живот на други планети. Тъй като съставките са сравнително прости (скала и морска вода), а околната среда е без кислород, микробите в Атлантида биха могли да бъдат прозорец за извънземни форми на живот.
„Това е пример за тип екосистема, която би могла да действа на Енцелад или Европа точно тази секунда“, каза Бразелтън, визирайки воднисти луни на Сатурн и Юпитер, „и може би Марс в миналото“.
ROV Jason ще събира около 30 литра морска вода всеки ден. Част от събраната вода ще се съхранява във фризери за бъдещи изследвания, докато някои ще бъдат анализирани на място, за да се измери химическият състав, както и популацията на микроби и вируси. През следващите години генетичните изследвания на пробите от морска вода ще осветят какви видове микроби живеят в тази екстремна среда и как успяват да оцелеят.
Има и учени, които вярват, че Изгубеният град или място като него може да е мястото, където животът е започнал на Земята. "Това е добра система, където може да се е развил ранният живот", каза Ланг. Малки пори в стените на комените на Lost City, комбинирани с основна (за разлика от кисела) морска вода и неограничен източник на енергия във водородния газ, биха могли да осигурят условията на Goldilocks, необходими за спонтанен живот.
„Изглежда, че геохимията и геологията в„ Изгубеният град “се обединяват по начин, който ще разреши енергичния проблем с пилешкото и яйчното животно с произход“, казва Джефри Марлоу, микробиолог от Харвардския университет, който не участва в експедицията. Проблемът с "пилешко и яйце" се отнася до факта, че една клетка се нуждае от енергия за създаване на биомолекули и са необходими биомолекули, за да се използва енергия.
Марлоу смята, че е правдоподобно, че водата с високо рН, завихряща се в порите на комина в Lost City, може да генерира благоприятни условия, за да започне животът. Водородният газ и другите молекули, които се смесват заедно в порите, могат да създадат пред-курсор към клетка, известна като прото-клетка.
Сканиращото електронно микроскопно изображение разкрива мътните биофилми, направени от микроби върху и в комините на Lost City. (С любезното съдействие на Томашо Бонтаняли, Сюзън Ланг и Гретхен Фрюх-Грийн) Други места като „Изгубен град“ съществуват в дълбокото море, но те се оказаха трудни за намиране. Тъй като страничните продукти на серпентинизацията са сравнително светски - най-вече водород и метан - места като Lost City нямат силни биосигнати като други хидротермални вентилационни системи, като например черните пушачи, които изхвърлят серен газ. „Бихме позиционирали, че сайтове като„ Изгубен град “са доста разпространени, просто не знаем къде се намират“, казва Ланг. „В момента бихме казали, че Загубеният град е уникален, но вероятно не е сам.“
Намирането на друг изгубен град скоро изглежда малко вероятно, като се има предвид, че по-голямата част от океана никога не е изследван от хората. "Виждали сме само малка част от морското дъно", казва Марлоу. „Има толкова много още неща, които трябва да бъдат открити.“ Според Националната служба за океан на САЩ, по-малко от 20 процента от океана е картографиран или наблюдаван от хората.
Дълбокият океан е толкова граница за учените, колкото и космосът. Изследователите едва сега започват да разбират как разнообразният живот функционира в екстремни екосистеми в близост до морското дъно, а учените не са единствените, които гледат към дълбокото море. Минерални ресурси, като никел, кобалт, сребро и злато, предизвикаха интереса на минните компании, които все повече инвестират в бъдеща дълбоководна експлоатация.
„Когато бях студент, който научаваше за дълбокото море, идеята, че на морското дъно има минерали, които индустриите биха могли да изкопаят, беше напълно научно-фантастична идея, тъй като тя изобщо не беше икономически жизнеспособна“, каза Оркет. Но сега необходимите технологии са тук и Международната агенция за морското дъно (агенцията на Организацията на обединените нации, която дава разрешение за добив в международни води) всяка година дава разрешения за проучване на минното дело. Едно такова разрешително, издадено през август 2017 г., даде на Полша правото да експлоатира района на морското дъно, където се намира Lost City.
Структура на "кошер" в Lost City. (С любезното съдействие на Дебора Кели, Университета на Вашингтон) Някои морски учени казват, че изкопаването на морското дъно преди да разберем основната му биология може да бъде рецепта за бедствие. „Както и при всяка граница, е доста лесно да се повлияят на промените, без дори да се знае какво има или какви са уязвимите места“, казва Лиза Левин, биолог в дълбочина на морето и съосновател на Deep Ocean Stewardship Initiative, която има за цел да доведе учените, икономисти, експерти в областта на политиката и представители на индустрията заедно по въпросите на дълбоководната експлоатация. Левин казва, че когато Полша получи правата за миниране на района около Изгубения град, тя издигна червено знаме за дълбокоморски микробиолози. „Това беше каталитично събитие.“
Много изследователи на дълбоководни морета призовават да опазят загубения град и места като него, подчертавайки глобалното значение на микробиологията на дълбоките океани, която допринася за цикъла на хранителните вещества, смекчаването на климата и генетичното разнообразие. „Искаме да привлечем вниманието към невидимата част от живота“, казва Оркут, който е организирал научни срещи за въздействието на дълбоководното добив върху микробната активност. „Морското дъно има стойност. Всеки път, когато учените отидат на дъното на океана, се откриват нови видове. Има толкова голяма част от океана, за който не знаем. "
Експедицията на този месец в Изгубения град ще ни помогне да научим малко повече за мистериозните светове по-долу.
