Naukowcy odkrywają tajemnice nowo odkrytych kominów hydrotermalnych na polu Jøtul

Pomiar temperatury na otworze wylotowym wędzarni czarnej wykazał temperaturę płynu wyższą niż 300°C. Oprócz tego aktywnego palacza, na nowo odkrytym polu hydrotermalnym Jøtul zidentyfikowano wiele różnych rodzajów emisji z kominów. Źródło: MARUM – Centrum Nauk o Środowisku Morskim, Uniwersytet w Bremie.

Kominy hydrotermalne znajdują się na całym świecie na granicach ruchomych płyt tektonicznych, a wiele pól pozostaje jeszcze do odkrycia. Podczas wyprawy na pokładzie MARIA S. MERIAN w 2022 r. badacze zidentyfikowali pierwsze pole kominów hydrotermalnych wzdłuż 500-kilometrowego grzbietu Knipovicha w pobliżu Svalbardu. Międzynarodowy zespół kierowany przez prof. dr Gerharda Bohrmanna z MARUM – Centrum Nauk o Środowisku Morskim i Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Bremie, międzynarodowy zespół, w skład którego wchodzą naukowcy z Bremy i Norwegii, szczegółowo opisał swoje odkrycia w czasopiśmie Raporty naukowe.

Kominy hydrotermalne to wycieki na dnie morskim, z których wydostają się gorące ciecze. „Woda przenika do dna oceanu, gdzie jest podgrzewana przez magmę. Następnie przegrzana woda przez pęknięcia i szczeliny wraca do dna morskiego. W drodze ku górze płyn zostaje wzbogacony w minerały i materiały rozpuszczone w oceanicznych skałach skorupy ziemskiej. Płyny te często przedostają się ponownie do dna morskiego przez rurowate kominy zwane czarnymi dymnikami, gdzie następnie wytrącają się minerały bogate w metale” – wyjaśnia prof. Gerhard Bohrmann z MARUM i główny naukowiec wyprawy MARIA S. MERIAN (MSM 109). .

Na głębokościach większych niż 3000 metrów zdalnie sterowany pojazd podwodny MARUM-QUEST pobrał próbki z nowo odkrytego pola hydrotermalnego. Pole nazwane na cześć giganta z mitologii nordyckiej Jøtula znajduje się na 500-kilometrowym grzbiecie Knipovicha. Grzbiet leży w trójkącie utworzonym przez Grenlandię, Norwegię i Svalbard, na granicy północnoamerykańskich i europejskich płyt tektonicznych.

Wśród licznych kopców hydrotermalnych na polu Jøtul znajduje się źródło Nidhogg, nazwane na cześć przypominającego węża smoka z mitologii nordyckiej, który żyje na drzewie świata Yggdrasil. Ciecze o temperaturze od 40 do 50 stopni Celsjusza w Nidhogg prowadzą do wytrącania się barytu i amorficznego opalu, a liczne amfipody szczególnie lubią te temperatury. Źródło: MARUM – Centrum Nauk o Środowisku Morskim, Uniwersytet w Bremie

Ten rodzaj granicy płyt, w którym dwie płyty oddalają się od siebie, nazywany jest grzbietem rozprzestrzeniającym się. Pole Jøtul położone jest na wyjątkowo wolno rozprzestrzeniającym się grzbiecie, którego tempo wzrostu płyt wynosi mniej niż dwa centymetry rocznie. Ponieważ niewiele wiadomo na temat aktywności hydrotermalnej na wolno rozprzestrzeniających się grzbietach, ekspedycja skupiła się na uzyskaniu przeglądu wyciekających płynów, a także wielkości i składzie aktywnych i nieaktywnych palaczy na polu.

Wpływ na klimat i emisje metanu

„Pole Jøtul jest odkryciem o znaczeniu naukowym nie tylko ze względu na położenie w oceanie, ale także ze względu na swoje znaczenie klimatyczne, które ujawniło między innymi wykrycie bardzo wysokich stężeń metanu w próbkach cieczy” – podaje raport Gerharda Bohrmanna. Emisje metanu z kominów hydrotermalnych wskazują na energiczną interakcję magmy z osadami.

Podczas podróży przez słup wody duża część metanu przekształca się w dwutlenek węgla, co zwiększa stężenie CO₂ w oceanach i przyczynia się do zakwaszenia, ale ma również wpływ na klimat, gdy wchodzi w interakcję z atmosferą.

Najbardziej spektakularny komin hydrotermalny ekspedycji MSM109 składał się z kilku kominów i otworów wentylacyjnych, a wypływająca ciecz migotała wokół niego. Ta złożona konstrukcja została nazwana kominem hydrotermalnym Yggdrasil, od nazwy Drzewa Życia w mitologii nordyckiej. Źródło: MARUM – Centrum Nauk o Środowisku Morskim, Uniwersytet w Bremie

Ilość metanu z pola Jøtul, który ostatecznie przedostaje się bezpośrednio do atmosfery, gdzie następnie działa jako gaz cieplarniany, wymaga jeszcze bardziej szczegółowych badań. Niewiele wiadomo również na temat organizmów żyjących w sposób chemosyntetyczny na polu Jøtul. W ciemności głębokiego oceanu, gdzie fotosynteza nie może nastąpić, płyny hydrotermalne stanowią podstawę chemosyntezy, którą wykorzystują bardzo specyficzne organizmy w symbiozie z bakteriami.

W celu znacznego poszerzenia nieco skąpych informacji dostępnych na temat pola Jøtul, późnym latem tego roku rozpocznie się nowa wyprawa MARIA S. MERIAN pod przewodnictwem Gerharda Bohrmanna. Celem wyprawy jest eksploracja i pobieranie próbek z nieznanych jeszcze obszarów pola Jøtul. Dzięki obszernym danym z pola Jøtul możliwe będzie dokonanie porównań z kilkoma znanymi już polami hydrotermalnymi w prowincji arktycznej, takimi jak Pole Aurora i Zamek Lokiego.

Referencje: „Odkrycie pierwszego pola hydrotermalnego wzdłuż 500-kilometrowego grzbietu Knipovich Ridge u wybrzeży Svalbardu (pole Jøtul)”: Gerhard Bohrmann, Katharina Streuff, Miriam Römer, Stig-Morten Knutsen, Daniel Smrzka, Jan Kleint, Aaron Röhler, Thomas Pape, Nils Rune Sandstå, Charlotte Kleint, Christian Hansen, Christian dos Santos Ferreira, Maren Walter, Gustavo Macedo de Paula Santos i Wolfgang Bach, 3 maja 2024 r., Raporty naukowe.
DOI: 10.1038/s41598-024-60802-3

Opublikowane badanie stanowi część klastra doskonałości w Bremie „Dno oceanu – niezbadany interfejs Ziemi”, który bada złożone procesy zachodzące na dnie morskim i ich wpływ na globalny klimat. Pole Jøtul będzie także odgrywać ważną rolę jako obiekt przyszłych badań w Klastrze.