Hidrotermális kürtő

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Egy szén-dioxidot pöfögő kürtő
Az ábra a víz viselkedését írja le különböző nyomás-, és hőmérsékleti viszonyok között

A hidrotermális kürtők a lemezhatároknál, leggyakrabban az óceánközépi lemezhatárok közelében, az óceánok fenekén alakulnak ki, mikor a repedésekben a forró magma felhevíti a vizet, ami a magas hőmérsékleten sok ásványi anyagot old ki. Miután a hasadékból kijut a keverék, a pár fokos tengervíz lehűti, emiatt az ionok egy része kicsapódik és lerakódik a nyílások peremén, lassan kialakítva e meleg források jellegzetes kéményformáját.[1][2] A „kémények” élővilága sokkal változatosabb óceánok fenekén megszokottnál. A kürtőből jövő vegyületeket archeák és baktériumok használják föl; ezeket kagylók, rákok, tengerirózsák, különféle halak és csőférgek eszik meg.[3] A földrengések a kéményeket gyakran összedöntik. Néha magukon a kürtőkön is láva folyik ki, felemésztve a kiválásokat. A rengések időnként újabb repedéseket hoznak létre, és ezekben új kürtők alakulhatnak ki.[3]

Kialakulásuk és leírásuk[szerkesztés]

Az óceánközépi hátságokon, egyéb lemezhatároknál, esetleg forrópontoknál[4] jönnek létre. A keletkezésükhöz elengedhetetlen vízsugár úgy forrósodik fel, hogy a felszín közelébe emelkedett magma felhevíti a hasadékokban, repedésekben beszivárgó vizet, és az gejzírként tör ki az üregből.[1][2][5]

Hidrotermális folyamatok

A kémény szájából kiáramló oldat hőmérséklete a víz kritikus hőmérséklete feletti, sőt, akár 400°C-nál is több lehet.[3] A nagy nyomáson a víz ugyan gázállapotú, de több tulajdonsága a folyadékokra emlékeztet,[6][7] így például képes ionokat oldatban tartani — olyannyira, hogy az ilyen úgynevezett pneumatolitos oldat sótartalma kétszerese a hideg vízének. Ahogy az óceán vize lehűti, túltelítetté válik, és az oldott anyagok egy része viharos gyorsasággal kicsapódik belőle, amitől ettől zavaros lesz — emiatt az ilyen típusú kürtőket „füstölőknek”, a kiáramló vizet pedig gyakorta „füstnek” nevezik. Két fő típusuk a fekete, illetve fehér füstölő.

A kürtők főképp szulfidokból állnak, de vannak bennük szulfátok is, e kettő aránya a körülmények reduktivitásától függ. A fekete kürtők főképp vas és egyéb fémek szulfidjai,[8] a fehér füstölőkben kalcium és szilícium vegyületei rakódnak le (sok báriummal)[6] Mindkét típusú oldatban sok a nehézfém.[9] A fekete „füstölők” némileg forróbbak a fehéreknél.[3]

A kémény kialakulásának első lépéseként a keveredő vízből gyakran egy anhidritből (kalcium-szulfát) álló gyűrű csapódik ki. A kiáramló „füst”ben kiváló anyagok jó része ezután lehűlés közben a gyűrű peremére rakódik.[10] A kezdetben porózus falakat a diffúzió idővel sűrűbbé teszi.[10]

Naponta akár 30 cm-t is nőhetnek.[10] A Godzilla-kürtő, amelyet a Juan de Fuca szigetnél futó óceánközépi hátságon fedeztek fel 1991-ben, elérte a 45 métert (körülbelül egy 15 emeletes lakóház magasságát), majd feltehetőleg 1996-ban összedőlt.[3][11] Nem tartós képződmények, pár évtized aktivitás után füstölgésük leáll.[9]

Eloszlásuk[szerkesztés]

Elsődlegesen lemezhatároknál jönnek létre, de forrópontok közelében is találhatóak, például a Hawaii-szigeteknél. Mintegy 500 kürtőcsoportot (mezőt) fedeztek fel, köztük aktívakat és inaktívakat is. Vagy a kibocsájtott füstből következtettek a létükre, vagy kutatórobotokkal illetve szonárral figyelték meg őket, esetleg jellegzetes üledékeiket mutatták ki. Egyes, a parthoz közeli mezőket búvárkodók és hajózók vettek észre, ilyen a Kosz-sziget melletti Yali-mező is.[4][12][5] Az eddig ismert legmélyebben levő hidrotermális kürtők a Beebe-csoport tagjai a Kajmán-szigeteknél, a Jamaica-árokban, 4957 méterrel a tengerszint alatt.[13]

A hidrotermális mezők elhelyezkedése

Felfedezésük[szerkesztés]

Az 1880-as években a Vityaz nevű orosz hajó mintákat vett a Vörös-tenger 600 méteres mélységéből, és megállapították, hogy a mélyben a víz jóval melegebb, mint a felszínen. 1949-ben[14] az Albatros nevű svéd hajó vett nagy sótartalmú és hőmérsékletű vízmintát. Ezeket a szakirodalomban eleinte „meleg tengervíznek” nevezték és úgy gondolták, hogy azért meleg mert az erős párolgástól besűrűsödő víz a mélybe süllyed. Ez megmagyarázná a sótartalmát, de hőmérsékletét nem, mert süllyedés közben le kellene hűlnie.[15] 1972-ben a Southtow és 1976-ban Pleiades-expedíció a Galápagosi-törésnél hidrotermális tevékenységet fedezett fel. A Deep Tow kutató tengeralattjáró fényképeket készített a hidrotermális üledékről és rengeteg kagylóhéjról, de a fényképek megvizsgálása után a csapadékot fényképészeti hibának hitték, a kagylóhéjakat pedig halászok hulladékának.

1977-ben egy csoport merülővizsgálatot hajtott végre a Pleiades-expedíció kutatási területén, a National Science Foundation támogatásával.[16] Ekkor derítették ki, hogy fény nélkül is létezhet élet, a meglepően változatos élővilágot, fényképeken örökítették meg.[17]

Az Enceladus hold gázkitörése

A Cassini-űrszonda (feltehetőleg) hidrotermális folyamatokat figyelt meg az Enceladuson.[18]

Élőviláguk[szerkesztés]

A kürtőknél található „tengeri hó” egy része cukros nyálkából áll, és nevét fehér színéről kapta, ez az az anyag, melyet Pleiades-expedíció során láttak.[19][16] A 100°C körüli vízben — a tengerbiológusok szerint a korai Föld adottságaival egyező körülmények között — hipertermofil élőlények, archeák élnek; egyes fajaik anaerobok.[5] A létfenntartáshoz szükséges tápanyagokat napfény hiányában kemoszintézissel állítják elő.[3][20][21] Kemoszintetizáló élőlény még a füstölőknél élő baktériumfajok jelentős része; vannak szimbióta fajok is.[5][22]

Termofil baktériumok

Az egysejtűekre fajgazdag táplálékláncok alapulnak rákokkal, csőférgekkel, csigákkal, tengeri rózsákkal és halakkal; ezek az élénk ökoszisztémák sokkal változatosak az óceánfenék általános élővilágánál.[22]

A csőférgek az üledékben rögzült kitines csövekben élnek, magas hőmérsékleteket is jól viselik. Egyes fajaik (például a Riftia patchyptila) 2 méter hosszúra is megnőnek. Szimbiózisban él velük több baktériumfaj, a férgek troposzómának(wd) nevezett szerveiben.

A puhatestűek (kagylók és csigák) szimbiótái a kopoltyúk vakuólumaiban élnek.[22] A Calyptogena magnifica nevű a bazalttörmeléken élő fehér kagylófaj bélrendszere kezdetleges, mert nagyrészt a vele együtt élő baktériumokra támaszkodik.[22][23]

A kürtőknél élő állatoknak nincs szükségük a fény érzékelésére, ezért például a Rimicaris exoculata nevű garnélarákfaj fotoreceptorai a hidrotermális tevékenység okozta sugarakat, továbbá az infravörös sugárzásokat is érzékelhetik.[22]

Egyes kürtőkből nem forró oldat füstöl, csak erősen sós víz tör fel. Ezekben a hideg kéményekben a jellemző gáz a metán. Ezek körül az élőlények jóval lassabban fejlődnek, mint a forróvizes élőhelyeken, viszont ezek a képződmények tovább maradnak fenn. Egyes féregfajok akár 250 évig is elélhetnek.[9]

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. ^ a b Deep Sea Hydrothermal Vents (angol nyelven). National Geographic Society. (Hozzáférés: 2016. november 15.)
  2. ^ a b Vic Cox – fordította: Szabó Olimpia: Az óceán titkai: Melegforrások a mélyben. Budapest: Holló és Társa Kiadó. 1992. 13. o. ISBN 9638380365  
  3. ^ a b c d e f Deborah S. Kelley: Black Smokers: Incubators on the Seafloor (PDF). www.amnh.org. (Hozzáférés: 2016. november 15.)
  4. ^ a b Vent Fields | InterRidge Vents Database. vents-data.interridge.org. (Hozzáférés: 2016. november 23.)
  5. ^ a b c d Megnyílt egy más világ – A legmélyebben fekvő tengeri hasadékra bukkantak (magyar nyelven). National Geographic Magyarország. (Hozzáférés: 2016. november 15.)
  6. ^ a b What is a hydrothermal vent?. www.oceanservice.noaa.gov/. (Hozzáférés: 2016. november 18.)
  7. Found: The hottest water on Earth (angol nyelven). www.newscientist.com, 2008. augusztus 4. (Hozzáférés: 2016. december 14.)
  8. Deep-sea vent (angol nyelven). www.britannica.com. (Hozzáférés: 2016. november 23.)
  9. ^ a b c Deep sea ecology: hydrothermal vents and cold seeps (angol nyelven). wwf.panda.org. (Hozzáférés: 2016. november 22.)
  10. ^ a b c How to Build a Black Smoker Chimney. Oceanus Magazine. (Hozzáférés: 2016. november 24.)
  11. Illustration of Godzilla hydrothermal edifice (1993) | MediaBank. media.marine-geo.org. (Hozzáférés: 2016. november 21.)
  12. Yali | InterRidge Vents Database. vents-data.interridge.org. (Hozzáférés: 2016. november 23.)
  13. Beebe, InterRidge Vents Database (angol nyelven). vents-data.interridge.org. (Hozzáférés: 2016. december 7.)
  14. Earl E. Davis – Harry Elderfield: Hydrogeology of the Oceanic Lithosphere with CD-ROM. 2004–12–09. 4. o. ISBN 9780521819299 Hozzáférés: 2016. nov. 25.  
  15. The Discovery of Hydrothermal Vents. www.divediscover.whoi.edu. (Hozzáférés: 2016. november 25.)
  16. ^ a b Dive and Discover: Expeditions to the Seafloor. www.divediscover.whoi.edu. (Hozzáférés: 2016. november 28.)
  17. Life on the Ocean Floor, 1977 (angol nyelven). The Scientist Magazine. (Hozzáférés: 2016. december 8.)
  18. Spacecraft Data Suggest Saturn Moon's Ocean May Harbor Hydrothermal Activity (angol nyelven). www.nasa.gov, 2015. március 11. (Hozzáférés: 2016. november 22.)
  19. Deep sea bacteria get new genes from marine snow. www.spaceref.com. (Hozzáférés: 2016. november 27.)
  20. Organisms of the deep-sea vents (angol nyelven). www.britannica.com. (Hozzáférés: 2016. november 23.)
  21. Thomas Gold: The deep, hot biosphere. Ithaca: Cornell Egyetem. 1992. Hozzáférés: 2016. nov. 24.  
  22. ^ a b c d e Carolyn Scearce: Hydrothermal Vent Communities (angol nyelven). www.msi.harvard.edu, 2006. (Hozzáférés: 2016. november 30.)
  23. Hydrothermal Vent Clam - Calyptogena magnifica - Overview - Encyclopedia of Life (angol nyelven). Encyclopedia of Life. (Hozzáférés: 2016. december 5.)

További információk[szerkesztés]