Για δεκαετίες, οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα βαθιά νερά του ωκεανού είναι ένα σχεδόν άγονο περιβάλλον, όπου τα μικρόβια επιβιώνουν με ελάχιστους πόρους. Μια νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Δανίας (SDU) ανατρέπει αυτή την εικόνα, αποκαλύπτοντας έναν εντελώς απρόσμενο μηχανισμό τροφοδοσίας στα σκοτεινά βάθη των ωκεανών.
Το «χιόνι της θάλασσας» που κρύβει μυστικά
Η μελέτη επικεντρώνεται στο λεγόμενο «θαλάσσιο χιόνι» (marine snow), μικροσκοπικά συσσωματώματα νεκρών φυκών, μικροβίων και άλλου οργανικού υλικού που σχηματίζονται στα επιφανειακά στρώματα του ωκεανού και βυθίζονται σταδιακά προς τον πυθμένα, θυμίζοντας οπτικά νιφάδες χιονιού.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον βιολόγο Peter Stief από τα ερευνητικά κέντρα Nordcee και Danish Center for Hadal Research του SDU, ήθελε να διερευνήσει τι ακριβώς συμβαίνει σε αυτά τα σωματίδια καθώς ταξιδεύουν προς τον βυθό, εκεί όπου η πίεση του νερού γίνεται τεράστια.
Πειράματα σε δεξαμενές υψηλής πίεσης
Στο υπόγειο του πανεπιστημίου, οι ερευνητές διαθέτουν ειδικές δεξαμενές πίεσης ικανές να αντέξουν έως και 1.000 bar, δηλαδή την πίεση που επικρατεί σε βάθος 10 χιλιομέτρων, αντίστοιχη με αυτήν στον πάτο των βαθύτερων ωκεάνιων τάφρων του πλανήτη. Εκεί, δημιούργησαν στο εργαστήριο τεχνητό «θαλάσσιο χιόνι» από διάτομα, δηλαδή μικροφύκη που σχηματίζουν φυσικά τέτοια συσσωματώματα στη φύση, και το εξέθεσαν σε αυξανόμενη πίεση μέσα σε περιστρεφόμενες δεξαμενές, ώστε τα σωματίδια να παραμένουν σε αιώρηση χωρίς να καθιζάνουν.
Η πίεση λειτουργεί σαν «γιγάντιος αποχυμωτής»
Το εύρημα που ξεχώρισε: όταν τα σωματίδια φτάνουν σε βάθη μεταξύ 2 και 6 χιλιομέτρων, η τεράστια υδροστατική πίεση αρχίζει κυριολεκτικά να «στύβει» διαλυμένο άνθρακα και άζωτο από μέσα τους. Όπως χαρακτηριστικά περιέγραψε ο Stief, η πίεση λειτουργεί σχεδόν σαν ένας γιγάντιος αποχυμωτής. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι έως και το μισό της περιεκτικότητας ενός σωματιδίου σε άνθρακα μπορεί να «διαρρεύσει» κατά τη διάρκεια της καθόδου του, απελευθερώνοντας κυρίως πρωτεΐνες και υδατάνθρακες, ουσίες που τα ελεύθερα μικρόβια της υδάτινης στήλης μπορούν εύκολα να αφομοιώσουν.
Αυτό σημαίνει ότι τα μικρόβια που ζουν αιωρούμενα στο νερό, και όχι μόνο εκείνα στον πυθμένα, αποκτούν πρόσβαση σε μια άμεση και υψηλής ποιότητας πηγή ενέργειας που κανείς δεν είχε εντοπίσει μέχρι σήμερα.
Τι σημαίνει αυτό για τον κύκλο του άνθρακα
Πέρα από τη διατροφή των μικροοργανισμών, η ανακάλυψη έχει και ευρύτερες συνέπειες. Το οργανικό υλικό που καταφέρνει να διατηρηθεί και να φτάσει στον πυθμένα, μεταφέροντας άνθρακα, άζωτο, θείο και φώσφορο, συμβάλλει μακροπρόθεσμα στην ταφή τεράστιων ποσοτήτων άνθρακα στα ιζήματα του βυθού. Όπως σημείωνε παλαιότερη δήλωση της ερευνητικής ομάδας, μόνο περίπου το 1% του θαλάσσιου χιονιού καταλήγει τελικά να αποθηκεύεται στον βυθό, ωστόσο με την πάροδο εκατομμυρίων ετών αυτή η μικρή ποσότητα συσσωρεύεται σε τεράστιες αποθέσεις, μέρος των οποίων αποτέλεσε τη βάση για σχηματισμό πετρελαίου και φυσικού αερίου.
Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι το θαλάσσιο χιόνι δεν είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο οργανικό υλικό φτάνει στα βαθιά νερά. Παλαιότερες αποστολές του Danish Center for Hadal Research είχαν ήδη καταγράψει κατολισθήσεις ιζημάτων σε υποθαλάσσιες πλαγιές, οι οποίες μπορούν να μεταφέρουν στιγμιαία τεράστιες ποσότητες θρεπτικού υλικού στις βαθύτερες τάφρους. Η νέα μελέτη προσθέτει έναν δεύτερο, πιο σταδιακό μηχανισμό στο παζλ.
Μια ανακάλυψη με χρηματοδότηση από ευρωπαϊκούς φορείς
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε από επιστήμονες του Τμήματος Βιολογίας του SDU σε συνεργασία με τα κέντρα Nordcee και Danish Center for Hadal Research, και χρηματοδοτήθηκε από το Δανικό Εθνικό Ίδρυμα Έρευνας, το ευρωπαϊκό πρόγραμμα Horizon 2020 και το Ανεξάρτητο Ερευνητικό Ταμείο της Δανίας.
Η ανακάλυψη αναμένεται να ωθήσει την επιστημονική κοινότητα να επανεξετάσει βασικές παραδοχές για το πώς λειτουργούν τα οικοσυστήματα στα πιο απομακρυσμένα και δυσπρόσιτα σημεία του πλανήτη μας, τις βαθιές ωκεάνιες τάφρους, καθώς και για το πόσο άνθρακα πραγματικά αποθηκεύει η Γη στον πάτο των θαλασσών της.