Smrt uprostřed Atlantského oceánu, na vrcholu podvodní hory stoupající nad 10 000 stop nad mořem, leží Ztracené město. Stovky bílých věží vybíhaly do temného oceánu, překlenovaly oblast městského bloku a tyčily se mezi 30 a 200 stopami. Horké alkalické tekutiny naplněné vodíkovým plynem vytryskly z vrcholů těchto přírodních věží do vod na východ od středoatlantického hřebene.
To, co vypadá jako opuštěná metropole, je ve skutečnosti hemží mikroskopickým životem. Bilióny mikrobiálních obyvatel ztraceného města, posazené na vrcholu masivu Atlantis, se pro vědce staly fascinující. Tyto mikroby, prosperující v hydrotermálním ventilačním poli hluboko v Atlantiku, drží tajemství přežití života v takových nepřátelských prostředích - a mohou dokonce poskytnout vodítka o původu života na Zemi.
Zítra 8. září skupina 22 vědců, mikrobiologů, geologů a oceánografů cestuje do Ztraceného města poprvé v letech. Tato skupina vědců chce vědět, jak si mikrobi ztraceného města živí, co jí a dýchají a jak přežívají v extrémních teplotách a tlacích hlubokého oceánu.
"Chceme vědět, jak tam žijí, " říká vedoucí týmu William Brazelton, mikrobiolog na univerzitě v Utahu.
Ztracené město, objevené v roce 2000, je jedním z mála známých míst, jako je planeta. Na rozdíl od běžnějších typů hydrotermálních průduchů, jako jsou černý kuřáci a metanové prosakování, Lost City není poháněno vulkanickou činností. Spíše jsou otvory vytvořeny, když mořská voda narazí na skálu ze zemského pláště a vytvoří plyn a energii v procesu známém jako serpentinizace. Voda bohatá na vápník z těchto průduchů pak reaguje s uhlíkem v mořské vodě za vzniku ikonických karbonátových komínů ztraceného města.
Karbonátové komíny ztraceného města zobrazovaly během expedice v roce 2005 do hydrotermálního ventilačního systému. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / Tým pro ztracené město) Plynný vodík z komínů poskytuje dostatečný zdroj energie pro mikroby žijící ve Ztraceném městě. "Je to nejbližší věc k bezplatnému obědu, který vesmír poskytuje, " říká Brazelton. Komíny také uvolňují metan, organickou molekulu, která je bohatým zdrojem energie pro mnoho typů života.
I když je energie hojná, není zatím jasné, kde mikroby v tomto hlubinném ekosystému získávají uhlík nebo živiny. Podle vedoucího týmu Susan Lang, geochemistky na University of South Carolina, je řešení tohoto tajemství jednou z hlavních misí expedice.
"Jedna z otázek, po které se snažíme jít, je, za co tyto mikroby hledají?" Říká. "Život vždy něco hledá."
Během třítýdenní expedice vědci na palubě výzkumné lodi US Navy (R / V), Atlantis, pošlou dálkově ovládané vozidlo (ROV), nazvané Jason, do Ztraceného města asi 2 600 stop, aby shromáždili vzorky. "Jason vypadá jako SUV s velkým ocasem vycházejícím zezadu, " říká Beth Orcutt, mikrobiolog z Bigelowské laboratoře pro oceánské vědy, která je zapojena do expedice, ale sama se neúčastní. "Vědci používají Jasona jako oči a ruce na mořském dně."
Jason bude sbírat sediment z mořského dna a extrahovat malé vzorky komínů ztraceného města, ale většinou bude sbírat vodu. Vědci expedice plánují sbírat proudění vody z komínů, aby zachytili mikroby, které žijí hluboko v masivu Atlantis. Vědci předpokládají, že mikroby uvnitř hory zavádějí do ekosystému uhlík a živiny, což umožňuje mikrobiální život na povrchu komínů.
"Ukázalo by se, že Země je vysoce propojený systém, " říká Lang. "Dokonce i divné organismy žijící na dně mořského dna umožňují život na povrchu."
ROV Jason, který prozkoumá Ztracené město a odebere vzorky tento měsíc. (Tom Kleindinst / Oceanografická instituce Woods Hole) Zjištění, jak mikrobi přežijí v horách, kde nepříznivé podmínky obklopují proces serpentinizace, by také mohlo nahlédnout do možného života na jiných planetách. Protože složky jsou relativně jednoduché (hornina a mořská voda) a prostředí je bez kyslíku, mikroby uvnitř Atlantidy by mohly být oknem mimozemských životních forem.
"Toto je příklad ekosystému, který by mohl být v tuto chvíli aktivní na Enceladusu nebo v Evropě, " řekl Brazelton s odkazem na vodnaté měsíce Saturn a Jupiter, "a možná Mars v minulosti."
ROV Jason shromažďuje každý den asi 30 litrů mořské vody. Část sebrané vody bude uložena v mrazničkách pro budoucí výzkum, zatímco některé budou analyzovány na místě, aby se změřilo chemické složení, jakož i populace mikrobů a virů. V příštích letech genetické testování vzorků mořské vody osvětlí, jaké druhy mikrobů žijí v tomto extrémním prostředí a jak se jim daří přežít.
Existují také vědci, kteří věří, že ztracené město nebo podobné místo může být místem, kde začal život na Zemi. "Je to dobrý systém, ve kterém se mohl rozvinout raný život, " řekl Lang. Malé póry ve zdech komínů ztraceného města, kombinované se základní (na rozdíl od kyselé) mořské vody a neomezeným zdrojem energie v plynném vodíku, by mohly poskytnout podmínky Goldilocks potřebné pro spontánní život.
"Zdá se, že geochemie a geologie ve Ztraceném městě se spojují způsobem, který by vyřešil energetický problém kuřecího a vaječného původu života, " řekl Jeffrey Marlow, mikrobiolog na Harvardské univerzitě, který se expedice nezúčastňuje. Problém „kuře a vejce“ se týká skutečnosti, že buňka potřebuje energii k vytvoření bio-molekul a bio-molekuly jsou potřebné k využití energie.
Marlow si myslí, že je pravděpodobné, že voda s vysokým pH, která víří do komínových pórů ve Ztraceném městě, by mohla vytvořit příznivé podmínky pro začátek života. Vodíkový plyn a další molekuly, které se mísí v pórech, mohou vytvořit prekurzor na buňku, známou jako proto-buňka.
Snímek rastrovacího elektronového mikroskopu odhaluje gauzy biofilmy vyrobené z mikrobů na komínech Lost City a uvnitř nich. (Se svolením Tomaso Bontognali, Susan Lang a Gretchen Früh-Green) V hlubokém moři existují i jiná místa, jako je Ztracené město, ale je těžké je najít. Protože vedlejší produkty serpentinizace jsou relativně všední - většinou vodík a metan -, místa jako Lost City nemají silné biosignatury jako jiné hydrotermální ventilační systémy, jako jsou černí kuřáci, kteří chrlí plynný síra. "Předpokládali bychom, že weby jako Lost City jsou docela rozšířené, prostě nevíme, kde jsou, " říká Lang. "Právě teď bychom řekli, že Ztracené město je jedinečné, ale pravděpodobně to není samo."
Nalezení jiného ztraceného města se brzy zdá být nepravděpodobné vzhledem k tomu, že většina oceánů nebyla lidmi nikdy prozkoumána. "Viděli jsme jen nepatrný zlomek mořského dna, " říká Marlow. "Je toho mnohem víc, co se dá objevit." Podle Národní oceánské služby Spojených států bylo lidmi mapováno nebo pozorováno méně než 20 procent oceánu.
Hluboký oceán je pro vědce stejně hranicí jako hluboký vesmír. Vědci teprve začínají chápat, jak rozmanité životní funkce v extrémních ekosystémech v blízkosti mořského dna a vědci nejsou jediní, kteří hledí do hlubokého moře. Nerostné suroviny, jako je nikl, kobalt, stříbro a zlato, vzbudily zájem těžebních společností, které stále více investují do budoucího hlubinného využívání.
"Když jsem se student učil o hlubokém moři, představa, že na mořském dně jsou minerály, které by si průmyslová odvětví mohla přát, byla zcela sci-fi, protože to nebylo vůbec ekonomicky životaschopné, " řekl Orcutt. Nyní jsou však potřebné technologie a Mezinárodní úřad pro mořské dno (agentura OSN, která uděluje povolení k těžbě v mezinárodních vodách) vydává každoročně povolení k těžbě. Jedno takové povolení vydané v srpnu 2017 dalo Polsku právo využívat oblast mořského dna, kde se nachází Ztracené město.
Struktura „úlu“ ve Ztraceném městě. (Se svolením Deborah Kelley, University of Washington) Někteří mořští vědci tvrdí, že těžba mořského dna dříve, než pochopíme jeho základní biologii, může být receptem na katastrofu. "Stejně jako u jakékoli hranice je docela snadné ovlivnit změny, aniž by věděli, co je tam, nebo co jsou zranitelná místa, " říká Lisa Levin, hlubinná biologka a spoluzakladatelka iniciativy Deep Ocean Stewardship Initiative, jejímž cílem je přivést vědce, ekonomové, odborníci na politiku a zástupci průmyslu společně v otázkách hlubinného vykořisťování. Levin říká, že když Polsko získalo právo těžit oblast kolem Ztraceného města, zvedlo červenou vlajku hlubinných mikrobiologů. "Byla to katalytická událost."
Mnoho hlubinných vědců nyní volá po ochraně ztraceného města a míst, která jsou mu podobná, a zdůrazňuje celosvětový význam hlubinné mořské mikrobiologie, která přispívá k výživným cyklům, zmírňování změny klimatu a genetické rozmanitosti. "Chceme upozornit na neviditelný zlomek života, " říká Orcutt, který organizoval vědecká setkání o dopadech hlubinné těžby na mikrobiální aktivitu. "Mořské dno má hodnotu." Pokaždé, když vědci jdou na dno oceánu, objevují se nové druhy. Je tu tolik oceánu, o kterém nevíme. “
Expedice tohoto měsíce do Lost City nám pomůže dozvědět se více o tajemných světech níže.
