Elveszett városi hidrotermikus mező - Lost City Hydrothermal Field

Lost City Vent Field
Lost City Vent Field
Szellőzőnyílások sora az Atlantisz-masszívumon .
	Az Elveszett városban számos karbonátos hidrotermális nyílás található, köztük ez a krétásfehér perem.
Elhelyezkedés	Atlanti-óceán közepe
Koordináták	30 ° 07′0 ″ É 42 ° 07′0 ″ NY / 30.11667 ° É 42.11667 ° NY Koordináták: 30 ° 07′0 ″ É 42 ° 07′0 ″ NY / 30.11667 ° É 42.11667 ° NY
Terület	500 négyzetméter (5400 négyzetláb)
Max. magasság	−750 méter (−2,460 láb)
Min. magasság	−900 méter (−3,000 láb)

Az Elveszett város hidrotermikus mezője , amelyet gyakran egyszerűen csak elveszett városnak neveznek, a tengeri lúgos hidrotermikus szellőzők területe az Atlantisz-masszívumon , az Atlanti-óceán középső gerincének és az Atlantisz átalakulási hibájának kereszteződésében , az Atlanti-óceánban . Ez egy hosszú életű helyén aktív és inaktív ultrabázisos -hosted serpentinization , abiotikusan termelő sok egyszerű molekulák, mint például a metán és hidrogén amelyek alapvető fontosságúak mikrobiális élet. Mint ilyen általa létrehozott tudományos érdeklődés, mint egy kiváló helyen vizsgálatára az élet eredetéről szóló Föld és a többi bolygó hasonló.

Expedíció története

Herkules az Elveszett Városban búvárkodva 2005-ben

Az Elveszett várost először 2000. december 4-én azonosították, a DSV Alvin és a ROV ArgoII felhasználásával az RV Atlantis AT03-60 körutazásán . A körutazás 34 napig tartott, amelynek során fényképeket és szellőzőkéménymintákat készítettek.

Az Elveszett város felfedezése arra késztette a Nemzeti Tudományos Alapítványt, hogy finanszírozzon egy második, 32 napos utat (AT07-34) a helyszínre 2003-ban, hogy használhassa az Alvin-t és az ABE autonóm járművet , nagyobb hangsúlyt fektetve a tudományos mintavételre és a nagy felbontású batimetrikus térkép a szellőzőtérről. Az ABE vegyes 17 merülési expedíción vesz részt, beleértve utólagos látogatásokat is, létrehozva egy batimetriai profilt a hegység 3,3 négyzetkilométerére.

Az Integrált Óceánfúrási Program első látogatására a 304-es expedícióval került sor 2004 végén, amikor egy sor lyukat fúrtak az Atlantisz-hegységbe, hogy nagy sziklamagokat gyűjtsenek a helyszínről. A 305-ös expedíció követte példáját 2005 elején, a 340T pedig 2012-ben.

2005 júliusában a Lost City-ben feltárt kilenc napon Hercules és Argus a Nemzeti Éghajlati Adatközpont hajó Ronald H. Brown , video élőben a University of Washington a Seattle . Az Elveszett várost az Akademik Mstislav Keldysh 50-es körutazásán is felfedezték , amely nagyobb hangsúlyt fektetett a lejtő felfedezésére a szellőzőmezőtől délre. A lakóautó Knorr az adott év májusában az Atlantisz-hegységbe hajózott a lehetséges szeizmikus aktivitás hidroakusztikus mérésére. Ezenkívül a L'Atalante hajón francia EXOMAR körutazást hajtottak végre 2005. júliusában és augusztusában, hogy tanulmányozzák az óceán mélyén lévő extrém biológiai sokféleséget.

2015-ben látogatást tett a Nemzetközi Óceán-felfedező Program 357. expedíciója, amely hangsúlyozta az Atlantisz-hegység fúrását a tengelyen kívüli keringés feltárása érdekében. Egy sor fúrás maradt hátra, miután kilenc különböző helyről vettek magokat, amelyekből Niskin palackok vettek mintát . A fúrólyukakat két helyre telepítették, hogy a későbbi törekvések lehetővé tegyék a fúrólyuk folyadékának mintavételét.

Hangszerek a ROV Jason -on 2018-ban

2018. júliusában és augusztusában a francia TRANSECT körutazást hajtották végre L'Atalante-on , a ROV VICTOR segítségével különféle mérések és minták összegyűjtésére. A következő hónapban az AT42-01 nevű amerikai Visszatérés az elveszett városba elnevezésű amerikai hajóútra vállalkoztak, hogy hosszú évek után újra felkeressék a szellőzőnyílást, 2000-ben az eredeti felfedező csapat sok tagjával együtt. szellőző folyadékot, és a környezeti tengervíz mintáit gyűjtöttük a ROV Jason II és egy CTD Niskin rozetta segítségével . A küldetés legfontosabb célkitűzései a biológiai és geokémiai minták összegyűjtése voltak a mikrobiális élet energiaforrásainak kutatásához. Ugyancsak nyomon követték a 2015-ös fúrólyuk-expedíciót azzal, hogy megkíséreltek mintát venni a fúrt lyukakból a maradék folyadékokhoz való hozzáférés érdekében.

Földrajz

Az elveszett város térképe az Atlantis-hegységen

A Lost City az Atlanti-óceán északi részén, az Atlantis Massif tengerfenék-hegyen található , amely megközelítőleg akkora, mint a Rainier-hegy . A helyszínt hosszú élettartamú szellőzőmezőnek nevezik, amelyet a mező legrégebbi kéménybetéteiből származó radiokarbon alapján becslések szerint 120 000 évnél régebbi. Ez azonban lényegesen fiatalabb, mint maga az Atlantisz-hegység kora, amely akár kétmillió éves is lehet. Az Elveszett város egy polcon található, körülbelül 70 méterre (230 láb) a hegyvidéki csúcs alatt, 750–900 m (2460–2 950 láb) mélységben, hozzávetőlegesen 500 négyzetméter (5400 négyzetméter) területtel. Maga a hegylánc hasonló módon keletkezhetett, mint sok más óceánmag-komplexum .

Az Elveszett város egy olyan hely, ahol délre meredek sziklák, kémények és a kéményekből lerakódott karbonátanyag- halmok dominálnak, amelyek az életkoruk során összeomlanak. A Breccia , a gabbros és a peridotitok dominálnak a kőzettípusokban, miközben manővereznek a terepről, amelyek hajlamosak a tömeges pazarlásra, miközben a batimetria meredekebbé válik. A múlt tömegesen pazarló eseményeit a masszív lejtőjén található bőséges sodrások mutatják. A törmelék általában 60 foknál nem meredekebb területeken halmozódik fel, amely a mezőt határolja, és litizálódhat, attól függően, hogy milyen messze van Elveszett várostól.

A 30 aktív és inaktív szellőzőkémény közül a Posidon a legnagyobb és a legtöbbet vizsgált a szellőzőtéren belül. A Posidon körülbelül 60 méter magas és 200 méter széles, és számos nyílása forró folyadékot enged ki. A Beehive névre keresztelt nyílás a felfedezéskor kapott különálló alakja miatt körülbelül egy méter magas, és Posidon déli oldalán található . Ezenkívül az IMAX torony Posidon északi oldalán körülbelül 8 méter magas (26 láb) magas , bár a kémény sztalagmit-szerű növekedésű, akár 30 méter magas is. Az IMAX nagy karimával rendelkezik, amely forró, kifolyó folyadékot fog el, és egy nagyon látható biofilm működik benne.

Más kémények, mint például a Ryan és a Nature a Posidontól keletre , szintén karimás és méhkas-szerű szerkezetűek, bár ezek lényegesen kisebbek és lényegesen kevésbé szellőzők, mint a Posidon . Számos inaktív szellőzőnyílás Posidontól délre, körülbelül 100 méterre található , bár csak néhány méter magasak.

Mivel a hegylánc helye lassú vagy nagyon lassan terjedő központban van, nagyszámú hiba fut át a szellőzőmezőn. Sok hiba, különösen a déli oldalon, nagy látószögű normál hiba, amelyet törmelékkel el lehet rejteni. A talált szellőzőnyílások többsége keletről nyugatra fut, valószínűleg a törésvonalak terep alatti tájolása miatt.

Két kihalt mező található a központi szellőzőmezőtől nyugatra, mintegy 300 méterre (980 láb) nyugatra és 450 méterre (1480 láb) délnyugatra, legalább 1000 méter (3300 láb) mélységben. A Posidonhoz hasonló inaktív szellőzőnyílások vannak, amelyeknek talus (sziklacsepp) leválasztása elválasztja őket a központi szellőzőmezőtől, bár ezeket még nem kutatták olyan aktívan. Az összegyűjtött minták korából feltételezik, hogy a forró folyadék áramlása délről északra vándorolt, ahol Posidon jelenleg lakik.

A stroncium , a szén és az oxigén izotóp adatai és a radiokarbon életkor legalább 30 000 éves hidrotermális aktivitást dokumentálnak, amelyet a Lost City szerpentinizációs reakciói hajtanak végre , így Lost City legalább két nagyságrenddel idősebb az összes ismert fekete dohányos szellőzőnél.

Földtan és kémia

Az elveszített városhoz hasonló lúgos hidrotermikus szellőzők csak felületesen kapcsolódnak a vulkanikus fekete dohányos szellőzőkhöz; a két nyílástípust talán jobban jellemzik eltéréseik, mint hasonlóságaik. Bár mindkét típus gyakran megtalálható az óceáni terjedési központok közelében, a lúgos hidrotermális szellőzők nem keletkeznek vulkanikus folyamatok által. Bocsátanak metán és kétatomos hidrogént a környező víz; nem termelnek jelentős mennyiségű szén-dioxidot , hidrogén-szulfidot vagy fémet, amelyek a vulkáni fekete dohányos szellőzőnyílások fő kibocsátását jelentik. A két típusú szellőzőt körülvevő víz hőmérséklete és pH-értéke szintén jelentősen eltér.

Ásványtan

A Mid-Atlantic Ridge terjedési központ széthúzza a litoszférát , normális hibákat hozva létre, amelyek felszín alatti kőzeteknek teszik ki a tengervizet.

Olivine, az Elveszett város kígyózásáért felelős ásvány.

Az Atlantisz-hegységet az Atlanti-óceán gerincének ultravirágú óceáni magkomplexumaként írják le, amelynek felső köpeny- kőzetét az óceáni terjedési központokhoz kapcsolódó tektonikus kiterjedésből eredő hibák okán tengervíz éri. A szórási félsebesség megközelítőleg 12 mm / év, ami lassan terjedő gerincnek minősül. Richter 4-es és 4,5-es nagyságrendű szeizmikus eseményeket észleltek a masszívumon.

A domináns található ásványi anyagok a Lost City ultrabázisos, mely főleg olivin és piroxén nagyon kevés szilícium tartalom. A peridotit (elsősorban a spinel-harzburgit ) ásványok szerpentinizálódnak, és magnetit- és szerpentin-ásványokat alkotnak . Mivel a légtelenítő folyadékokban alig vagy egyáltalán nem szabad szén-dioxidot vagy fémeket felszabadulni, az Elveszett város nem dohányzó megjelenést mutat , kevés részecskével, amely füstös megjelenést kölcsönöz.

Miután pórus vizek áthatja a felületet, és visszatér a felszínre, aragonit , brucit , és a kalcit kémények vannak kialakítva a kalcium-karbonátok kicsapódni az oldatból. A fiatalabb kémények elsősorban brucit és aragonit, fehér és pelyhes megjelenésűek. A szellőzőnyílások érésével a porozitás csökken, mivel a csapadék eltömíti a folyadék útvonalait. Az ásványi összetételek az aragonit megváltozik, amelyet a kalcit és a brucit oldódás útján történő eltávolítása követ, és a kémények szürke vagy barna színre sötétednek.

Az Atlantisz átalakulási hiba oldalán az Atlantisz-masszív fal körülbelül 740 méterrel (2430 láb) ér véget a tengerszint alatt, ahol a kőzettípusok különböző mylonites kőzetekké deformálódnak, deformálódnak a talkum, a tremolit és a szalag-szerpentin szöveti ásványi anyagai.

Szerpentinizáció

Az Elveszett város példaértékű hely az abiotikus metanogenezis és a hidrogenezis vizsgálatában, mivel a szerpentinizációs reakciók metánt és hidrogént termelnek. Fischer-Tropsch reakciók kiegészítése ;

+ + → + +

( Metanogenezis )

+ → + +

( Hidrogenezis )

A reakciók exotermek, és melegítik a környező vizeket, bár a folyadék hőmérséklete még mindig viszonylag alacsony (40 ° –90 ° C), összehasonlítva más hidrotermikus rendszerekkel. Ezenkívül a helyi pH-t 9 fölé emelik, ami lehetővé teszi a kalcium-karbonát kicsapását. Mivel a kígyózás különösen kiterjedt, a szén-dioxid-koncentráció is nagyon alacsony. Az alacsony hőmérséklet, a szén-dioxid-koncentráció, valamint az alacsony hidrogén-szulfid- és fémetartalom megnehezíti a szellőzőnyílások azonosítását CTD-mérések vagy optikai visszaszórási módszerek alapján.

Biológia

Desmophyllumot figyeltek meg az Elveszett város mezőnél

Az Elveszett város és más hidrotermikus szellőzőrendszerek jelentősen eltérő életformákat támogatnak az Elveszett város egyedülálló kémiájának köszönhetően. Különféle mikroorganizmusok élnek a szellőzőnyílásokban, azokon és azok körül. A methanosarcinales- szerű archeák vastag biofilmeket képeznek a szellőzőnyílásokon belül, ahol hidrogénre és metánra támaszkodnak; a Firmicutes-hez kapcsolódó baktériumok is élnek a szellőzőnyílásokon belül. A szellőzőnyílásokon kívül az archeák , beleértve az újonnan leírt ANME-1-et, és a baktériumok, beleértve a proteobaktériumokat is , elsődleges energiaforrásként oxidálják a metánt és a ként.

Az Elveszett város a karbonátszerkezetekhez kapcsolódó kis gerinctelenek sokaságát is támogatja , ideértve a kis korallokat , csigákat , kéthéjúakat , polichaetákat , amfipódákat és ostrakodákat . Desmophyllum korallokat és fonálférgeket figyeltek meg a karbonátos kéményeken élve. Más állatok, például a csőférgek és az óriási kagylók, amelyek bőségesen előfordulnak a tipikus fekete dohányos szellőzőnyílásokban, hiányoznak a Lost Cityből. Különféle rákokat , garnélarákokat , tengeri rajongókat és medúzákat is megfigyeltek a terepen.

A makrofofauna ritka a szellőzőmező körül, bár nagyobb szervezetek néha meglátogatják a terepet. A látogatók között lehetnek roncshalak , gránátosok , sőt cápák is . Nyílfogat figyeltek meg az Elveszett város mezőn, amelynek mélységtartománya −120 méter (−390 láb) és −4 800 méter (−15,700 láb) között van.

Jelentőség

Az Elveszett város geológusoknak, vegyészeknek és biológusoknak egy működő ökoszisztémát kínál a szélsőséges környezetekben való élet és más folyamatok tanulmányozásához, amelyeket a metán és a hidrogén abiotikus termelése kígyózás útján vezet .

Hasonlóságok más lokálokkal

Az Elveszett város szellőzőmezője számos jellemzővel rendelkezik a Prony-öböl légterével Új-Kaledónia közelében, a Csendes-óceánon. Mindkettő mérsékelt hőmérsékletű hely, amely bőséges hidrogéngázt és metánt termel. A Prony-öböl azonban lényegesen sekélyebb (kevesebb, mint 50 méter (160 láb)), mint a Lost City (körülbelül 800 méter (2600 láb)). Az egyedülálló biológia, beleértve az Extremophile Alkaliphilus hydrothermalis-t is, otthont ad neki .

Hasonló lúgos hidrotermális szellőzőt, a Strytan hidrotermális mezőt azonosítottak Izland északi partjainál.

A Karib-tengeren található Von Damm Vent Field szintén egy óceánmag-komplexum tetején található.

Az élet eredete

Feltételezzük, hogy a fiatal Föld tengerén található hasonló lúgos hidrotermikus szellőzők régi változatai az élet életének a szülőhelyei voltak, ami a bolygó eredeti abiogenézisét képezte . Az előállított szabad hidrogéngáz, a vas-kén világelméletnek megfelelő fémes katalizátorok , a tornyok mikrocellás fizikai felépítése és a rendelkezésre álló hidrotermikus energia elfogadhatóan olyan környezetet teremthettek a nem fotoszintetikus energiaciklusok kezdeteihez, amelyek közösek a legprimitívebbeknél mikroorganizmusok és szerves molekulák létrehozása. Az ilyen lúgos szellőzőnyílások mikroszkópos szerkezetei "összekapcsolt rekeszeket mutatnak, amelyek ideális keltetőhelyet biztosítanak az élet keletkezéséhez".

Ezek az alkáli hidrotermális szellőzők folyamatosan generálnak acetil-tioésztereket , biztosítva mind a bonyolultabb szerves molekulák kiindulópontját, mind pedig az előállításukhoz szükséges energiát. Ezt a gondolatot azonban elvetették a tokiói technológiai intézet Earth-Life Science Institute (ELSI) japán kutatói . Megmutatták, hogy a tioészter-hidrolízis magas szabadenergia-változása és a hozzájuk tartozó alacsony egyensúlyi állandók miatt nem valószínű, hogy ezek a fajok jelentős mértékben abiotikusan halmozódhattak volna fel a Lost City mezőkben.

Az elveszett város körülményei különös aggodalomra adnak okot a különféle jelenlévő extrémofilok miatt . Az elveszett város mikrobái poliektremofilek, amelyek megfelelnek az alkalifilek, a mérsékelt piezofilek és a termofilek leírásának napfény nélküli környezetben. Különböző extrémofil elemek kombinációja azt sugallja, hogy az Elveszett Város élőlényei szélsőségesebbek, mint más helyeken, ami különösen érdekes tanulmányi tárgyakat jelent az élet követelményeivel kapcsolatban.

Tekintettel arra, hogy a kígyózás egyetlen követelménye az olivin és a tengervíz, az elveszett városhoz hasonló helyek elméletileg létezhetnek olyan folyékony vízzel rendelkező földönkívüli testeken, mint az Europa és az Enceladus .

A népi kultúrában

Látogató cápa az Elveszett város mezőnél

Az Elveszett város a Disney 3D-s IMAX Aliens of the Deep című filmjében szerepel . Az IMAX karima a dokumentumfilm megjelenése előtt nem volt megnevezve, de rendkívül felismerhető a filmben, és később felvette a mozikban lejátszott videó formátum becenevét .

Az Elveszett város a BBC Blue Planet II című dokumentumfilmjének 2. epizódjában is szerepel .

Az Elveszett város egy Clive Cussler- regényben szerepelt ugyanezen a néven: " Az elveszett város ".