Smack usred Atlantskog oceana, na podvodnoj planini koja se uzdiže na više od 10.000 stopa iznad morskog dna, sjedi Izgubljeni grad. Stotine bijelih šiljaka strka u mračni ocean, prostirući se na području gradskog bloka i uzdižući se između 30 i 200 stopa. Vruće alkalne tekućine ispunjene vodikovim plinom izviru iz vrhova ovih prirodnih kula u vode točno istočno od Srednjoatlanskog grebena.
To što izgleda kao davno napuštena metropola zapravo je prekrivena mikroskopskim životom. Trilijuni mikrobnih stanovnika izgubljenog grada koji su se uzdizali na vrhu Atlantskog masiva postali su fascinacija za znanstvenike. Ti mikrobi, koji uspijevaju u hidrotermalnom ventilacijskom polju duboko u Atlantiku, drže tajnu opstanka života u takvim neprijateljskim okruženjima - a mogu čak pružiti tragove o podrijetlu života na Zemlji.
Sutra, 8. rujna, skupina od 22 istraživača, mikrobiologa, geologa i oceanografa, prvi put nakon godina otputovaće u Izgubljeni grad. Ova skupina znanstvenika želi znati kako mikrobi Izgubljenog grada zarađuju za život, čime se hrane i dišu te kako preživljavaju u ekstremnim temperaturama i pritiscima dubokog oceana.
„Želimo znati kako žive tamo“, kaže suvoditelj tima William Brazelton, mikrobiolog sa Sveučilišta u Utahu.
Otkriven 2000. godine, Izgubljeni grad jedno je od samo nekoliko poznatih mjesta poput planeta. Za razliku od češćih tipova hidrotermalnih otvora, poput crnačkih pušača i metanskih traga, Lost City ne podstiče vulkanska aktivnost. Umjesto toga, otvori se stvaraju kada morska voda naiđe na stijenu iz zemaljskog plašta, stvarajući plin i energiju u procesu poznatom kao serpentinizacija. Voda bogata kalcijem iz ovih otvora zatim reagira s ugljikom u morskoj vodi i tvori ikonične karbonatne dimnjake Lost Citya.
Karbonatni dimnjaci Lost Citya snimljeni su tijekom ekspedicije 2005. na hidrotermalni ventilacijski sustav. (D. Kelley / M. Elend / UW / URI-IAO / NOAA / Znanstveni tim za izgubljeni grad) Vodik plina koji se izbacuje iz dimnjaka pruža bogat izvor energije za mikrobe koji žive u Lost City-u. "To je najbliža stvar besplatnom ručku koji svemir pruža", kaže Brazelton. Iz dimnjaka se oslobađa i metan, organska molekula koja je bogat izvor energije za mnoge vrste života.
Iako energije ima u izobilju, još nije jasno odakle mikrobi u tom dubokomorskom ekosustavu dobivaju ugljik ili hranjive tvari. Prema suvoditelju tima Susan Lang, geokemičarki sa Sveučilišta u Južnoj Karolini, rješavanje ove misterije jedna je od glavnih misija ekspedicije.
"Jedno od pitanja koje pokušavamo učiniti je ono čemu svi traže mikrobe?" Kaže ona. "Život se uvijek nešto traži."
Tijekom trotjedne ekspedicije, znanstvenici na istraživačkom brodu američke mornarice (R / V) Atlantis poslati će vozilo s daljinskim upravljanjem (ROV), imenom Jason, niz 2600 metara u Lost City da prikupi uzorke. "Jason izgleda kao SUV s velikim repom koji dolazi iza leđa", kaže Beth Orcutt, mikrobiologinja iz Bigelow Laboratorija za znanosti o oceanu, koja je uključena u ekspediciju, ali ne ide sama. "Znanstvenici koriste Jasona kao oči i ruke na morskom dnu."
Jason će sakupljati sediment s morskog dna i vaditi male uzorke dimnjaka iz Lost Citya, ali uglavnom, Jason će sakupljati vodu. Znanstvenici ekspedicije planiraju prikupiti struju vode iz dimnjaka kako bi uhvatili mikrobe koji žive duboko u Atlantskom masivu. Istraživači pretpostavljaju da mikrobi unutar planine unose ugljik i hranjive tvari u ekosustav, što omogućava život mikroba na površini dimnjaka.
"Pokazalo bi da je zemlja visoko povezan sustav", kaže Lang. "Čak i stvarno čudni organizmi koji žive u podmorju omogućuju život na površini."
ROV Jason, koji će ovog mjeseca istražiti Izgubljeni grad i uzeti uzorke. (Tom Kleindinst / Oceanografska ustanova Woods Hole) Utvrđivanje načina na koji mikrobi preživljavaju u planini, gdje nepristupačni uvjeti okružuju proces serpentinizacije, također bi moglo dati uvid u mogući život na drugim planetima. Budući da su sastojci relativno jednostavni (stijena i morska voda), a okoliš je bez kisika, mikrobi unutar Atlantide mogli bi biti prozor vanzemaljskim oblicima života.
"Ovo je primjer tipa ekosustava koji bi u ovoj sekundi mogao biti aktivan na Enceladusu ili Europi", rekao je Brazelton, govoreći o vodenim mjesecima Saturna i Jupitera, "a možda i Marsu u prošlosti."
ROV Jason svaki će dan prikupljati oko 30 litara morske vode. Dio prikupljene vode pohranit će se u zamrzivače za buduća istraživanja, dok će se neki analizirati na licu mjesta za mjerenje kemijskog sastava, kao i populacije mikroba i virusa. Tijekom sljedećih godina genetska ispitivanja uzoraka morske vode će rasvijetliti koje vrste mikroba žive u ovom ekstremnom okruženju i kako uspijevaju preživjeti.
Postoje i znanstvenici koji vjeruju da je Izgubljeni grad, ili mjesto poput njega, možda tamo gdje je započeo život na Zemlji. "To je dobar sustav gdje se rani život mogao razviti", rekao je Lang. Male pore u zidovima dimnjaka Lost City-a, u kombinaciji s osnovnom (za razliku od kisele) morske vode i neograničenim izvorom energije u vodikovom plinu, mogli bi osigurati Zlatkocksove uvjete potrebne za spontani život.
"Čini se da se geohemija i geologija u Lost City-u spajaju na način koji bi riješio energetski problem kokoši-jaja životnog podrijetla", rekao je Jeffrey Marlow, mikrobiolog sa Sveučilišta Harvard koji nije uključen u ekspediciju. Problem "piletina i jaje" odnosi se na činjenicu da ćeliji treba energija za stvaranje bio-molekula, a bio-molekule su potrebne da iskoristi energiju.
Marlow smatra da je vjerovatno da bi visoka pH vrijednost vode koja se pretvorila u pore dimnjaka u Lost Cityu mogla stvoriti povoljne uvjete za početak života. Plinov vodik i druge molekule koje se miješaju u porama mogu stvoriti prekursor do stanice, poznate kao proto-stanica.
Slika skenirajućeg elektronskog mikroskopa otkriva mutan biofilm izrađen od mikroba na i unutar dimnjaka Lost City-a. (Ljubaznošću Tomasa Bontognalija, Susan Lang i Gretchen Früh-Green) Druga mjesta poput Izgubljenog grada postoje u dubokom moru, ali je dokazano da ih je teško naći. Budući da su nusprodukti serpentinizacije relativno svakodnevni - uglavnom vodik i metan - mjesta poput Izgubljenog grada nemaju snažne biosignature poput ostalih hidrotermalnih sustava odzračivanja, poput crnih pušača koji izbacuju sumporni plin. "Stavili bismo da su mjesta poput Lost City prilično raširena, samo ne znamo gdje su", kaže Lang. "U ovom trenutku, rekli bismo da je Lost City jedinstven, ali vjerojatno nije sam."
Pronalazak drugog Izgubljenog grada uskoro se čini malo vjerovatnim s obzirom na to da većinu oceana ljudi nikada nisu istražili. "Vidjeli smo samo maleni djelić morskog dna", kaže Marlow. "Puno je toga što bi se trebalo otkriti." Prema podacima američke Nacionalne službe za ocean, ljudi su manje od 20 posto okeana preslikali ili promatrali ljudi.
Duboki ocean jednako je granica za znanstvenike kao i duboki svemir. Istraživači tek počinju shvaćati kako raznolik život funkcionira u ekstremnim ekosustavima u blizini morskog dna, a znanstvenici nisu jedini koji gledaju u duboko more. Mineralni resursi, poput nikla, kobalta, srebra i zlata, izazvali su interes rudarskih kompanija koje sve više ulažu u buduću eksploataciju u dubokom moru.
"Kada sam bio učenik o dubokom moru, ideja da na morskom dnu postoje minerali koje bi industrije možda željele minirati bila je potpuno znanstveno-fantastična ideja, jer ona nije bila ekonomski održiva", rekao je Orcutt. Ali sada su potrebne tehnologije tu, a Međunarodno tijelo za morsko dno (agencija Ujedinjenih naroda koja daje dozvolu za miniranje u međunarodnim vodama) svake godine daje dozvole za istraživanje rudnika. Jedna takva dozvola, izdana u kolovozu 2017., dala je Poljskoj pravo iskorištavanja područja morskog dna u kojem se nalazi Lost City.
Struktura „košnice“ u Izgubljenom gradu. (Ljubaznošću Deborah Kelley, University of Washington) Neki morski znanstvenici kažu da bi miniranje morskog dna prije nego što razumijemo njegovu osnovnu biologiju moglo biti recept za katastrofu. "Kao i na bilo kojoj granici, prilično je lako utjecati na promjene, a da ni ne znamo što postoje ili koje su ranjivosti", kaže Lisa Levin, biolog iz dubokog mora i suosnivačica Deep Ocean Stewardship Initiative koja ima za cilj dovesti znanstvenike, ekonomisti, stručnjaci za politiku i predstavnici industrije zajedno u pitanjima eksploatacije mora. Levin kaže da je Poljska dobila prava na miniranje područja oko Izgubljenog grada i podigla crvenu zastavu za mikrobiologe iz dubokog mora. "Bio je to katalitički događaj."
Mnogi istraživači iz dubokog mora sada pozivaju na očuvanje Izgubljenog grada i mjesta poput njega, ističući globalni značaj mikrobiologije dubokog oceana koja doprinosi ciklusima hranjivih tvari, ublažavanju klime i genetskoj raznolikosti. "Želimo skrenuti pozornost na nevidljivi dio života", kaže Orcutt, koji je organizirao znanstvene skupove o utjecajima rudarstva u dubokom moru na aktivnost mikroba. „Morsko dno ima vrijednost. Svaki put kada znanstvenici odu na dno oceana otkrivaju se nove vrste. Toliko je oceana o kojem ne znamo. "
Mjesečna ekspedicija u Izgubljeni grad pomoći će nam da saznamo nešto više o tajanstvenim svjetovima u nastavku.
