พื้นทะเลมีช่องระบายอากาศใต้ท้องทะเลลึกมากมายจนน่าตกใจ

พบเครื่องมือใหม่โดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของน้ำทะเลจากสารเคมีที่ระบายออก

ก้นมหาสมุทรลึกและมืด แต่ห่างไกลจากความไร้ชีวิตชีวา การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่ามีโอเอซิสแห่งชีวิตมากมายเกินกว่าที่ใครจะจินตนาการได้

หินพื้นผิวโลก (และดินหรือทรายด้านบน) เคลื่อนตัวช้าๆ บนแผ่นหินที่เคลื่อนตัวที่เรียกว่าแผ่นเปลือกโลก ลึกลงไปตามพื้นทะเลที่ไม่มีแสงแดด แผ่นเปลือกโลกบางแผ่นก็แยกออกจากกัน ใกล้กับขอบจานเหล่านี้ น้ำทะเลจะซึมลงมาและได้รับความร้อนจากหินหลอมเหลว จากนั้นน้ำร้อนจะปะทุขึ้นเป็นน้ำพุร้อนใต้น้ำ สิ่งนี้เรียกว่าปล่องไฮโดรเทอร์มอล เมื่อน้ำเคลื่อนตัวขึ้นด้านบนจะทำให้เกิดแร่ธาตุที่ละลายน้ำ เช่น เหล็ก แร่ธาตุเหล่านั้นตกลงมาก่อตัวเป็นหอคอยคล้ายปล่องควัน และสิ่งเหล่านี้สามารถสร้างระบบนิเวศที่แปลกประหลาดได้ หนอนหลอดยักษ์ กุ้งไม่มีตา และปูขาวน่ากลัวจะเจริญเติบโตในและรอบๆ แหล่งน้ำร้อนที่อุดมด้วยสารอาหาร

บริเวณที่แผ่นเปลือกโลกแยกออกจากกันเรียกว่าสันเขาแผ่ แนวสันเขาที่แผ่ขยายเหล่านี้มีช่องระบายความร้อนด้วยความร้อนอย่างน้อยสามถึงหกเท่าตามที่นักวิทยาศาสตร์คาดไว้ รายงานการศึกษาใหม่รายงาน

นักวิจัยพบว่าช่องระบายอากาศเหล่านี้เว้นระยะห่างตามสันเขาที่แผ่ออกไปทุกๆ 3 ถึง 20 กิโลเมตร (1 ถึง 3 ไมล์) จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์พื้นทะเลเคยคิดว่าปล่องมักจะอยู่ห่างกันหลายสิบหรือหลายร้อยกิโลเมตร เขาเป็นนักสมุทรศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิล เขายังเป็นผู้เขียนร่วมของการศึกษาใหม่

การค้นพบช่องระบายอากาศใหม่มากมายช่วยไขปริศนาได้ Cindy van Dover กล่าวว่าไม่มีใครรู้ว่าสัตว์เหล่านี้เคลื่อนที่ไปมาระหว่างช่องระบายอากาศที่อยู่ห่างไกลได้อย่างไร เธอเป็นนักสมุทรศาสตร์ที่ Duke University ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับงานใหม่นี้ Van Dover กล่าวว่าสัตว์เหล่านี้ไม่ค่อยเคลื่อนที่และลูกหลานของพวกมันไม่สามารถเดินทางได้ไกลนัก แต่นักวิทยาศาสตร์พบว่ากลุ่มที่เกี่ยวข้องกับพันธุกรรมอาศัยอยู่ห่างไกลกัน ผลลัพธ์ใหม่แสดงให้เห็นว่า “มีบันไดมากกว่าที่เราคิด” เธอกล่าว “สิ่งนี้ช่วยให้เราเข้าใจความยืดหยุ่นของชุมชนเหล่านี้และวิธีที่พวกเขาย้ายไปอยู่”

พวกเขามากับค่าประมาณใหม่ได้อย่างไร

นักล่า Vent มักจะค้นหาด้วยสายตา พวกเขามองหากระแสอนุภาคคล้ายควันที่ปล่องไฮโดรเทอร์มอลมีแนวโน้มที่จะพ่นลงไปในน้ำ สัญญาณควันดังกล่าวสามารถขยายออกไปด้านนอกได้หลายสิบกิโลเมตรในทุกทิศทาง นั่นทำให้ยากที่จะบอกได้ว่า “ควัน” นั้นมาจากปล่องระบายอากาศส่วนบุคคลหรือบางกลุ่มที่จัดกลุ่มอย่างใกล้ชิด และช่องระบายอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำกว่ามักจะปล่อยอนุภาคออกมาเล็กน้อย นั่นทำให้มองเห็นได้ยากเป็นพิเศษ

เบเกอร์และเพื่อนร่วมงานค้นหาช่องระบายอากาศโดยใช้เซ็นเซอร์ใหม่แบบพิเศษ มันช่วยให้พวกเขาพบช่องระบายอากาศที่พวกเขาอาจพลาด เซ็นเซอร์ทำงานโดยการสแกนหาสารเคมีที่ระบายออกจากช่องระบายอากาศทั้งหมด ซึ่งรวมถึงธาตุเหล็กและกำมะถันที่ไม่ออกซิไดซ์ เมื่อสารเคมีเหล่านี้ผสมกับน้ำทะเล จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าเล็กน้อย สารเคมีที่พ่นออกมาจะไม่อยู่นิ่งนานเมื่อปล่อยออกจากช่องระบายอากาศ ซึ่งหมายความว่าจะตรวจจับได้ก็ต่อเมื่อมีช่องระบายอากาศอยู่ใกล้ๆ เท่านั้น

เซ็นเซอร์ยังสามารถแยกแยะระหว่างช่องระบายอากาศที่อยู่ใกล้กัน มันสามารถระบุช่องระบายอากาศแต่ละช่องที่ห่างกันเพียงหนึ่งกิโลเมตร (0.6 ไมล์) หรือมากกว่านั้น ยังไง? สารเคมีที่ตรวจพบจะไม่ล่องลอยไปไกลถึงอนุภาคจากขนนกคล้ายควัน

นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจพื้นทะเล 1,470 กิโลเมตร (913 ไมล์) ในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออก พวกเขาใช้เรือลากเซ็นเซอร์ใหม่ ซึ่งลอยอยู่เหนือสันเขาที่แผ่ออกไปสองสามร้อยเมตร แบบสำรวจนี้เปิดช่องระบายอากาศที่แตกต่างกัน 184 แห่ง ซึ่งมากกว่าที่คาดไว้มาก โดยพิจารณาจากจำนวนช่องระบายอากาศครั้งก่อน การศึกษาก่อนหน้านี้พลาดช่องระบายอากาศประมาณหนึ่งในสี่เนื่องจากมีอุณหภูมิต่ำและมีอนุภาคที่มองเห็นได้น้อย

ข้อมูลใหม่ยังอาจนำไปใช้กับสันเขาอื่นๆ ที่แผ่ขยายออกไป เช่น ในมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรอินเดีย

“ไม่ใหญ่โตทั้งหมด” เบเกอร์กล่าวถึงปล่องไฮโดรเทอร์มอลใหม่ “พวกเขาไม่ใช่นักสูบบุหรี่ผิวดำที่เป็นสัญลักษณ์ทั้งหมด แต่พวกมันเป็นสถานที่ที่น่าจะสนับสนุนระบบนิเวศ” เขากล่าว “ยังมีสถานที่อีกมากมายบนพื้นทะเลที่สัตว์สามารถอยู่รอดได้”

ทีมงานของ Baker รายงานการค้นพบนี้ในจดหมาย Earth and Planetary Science Letters เมื่อวันที่ 1 กันยายน

ปล่องไฮโดรเทอร์มอลส่งผลกระทบต่อชีวิตที่อยู่ห่างไกลจากพื้นมหาสมุทรเบเกอร์กล่าวเสริม ธาตุเหล็กเป็นสารอาหารที่สำคัญสำหรับสัตว์ทะเลจำนวนมาก เหล็กที่ปล่อยออกมาจากช่องระบายอากาศสามารถเดินทางได้หลายพันกิโลเมตรและถูกใช้โดยสัตว์ทะเลทั่วโลก

การขุดโลหะท่ามกลางสัตว์ทะเล

การแสวงหาแร่ธาตุล้ำค่ามุ่งสู่ก้นมหาสมุทร ที่ซึ่งระบบนิเวศอันเปราะบางอาจอาศัยอยู่

ส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรเป็นหนึ่งในพรมแดนสุดท้ายของโลก ระบบนิเวศของมันนั้นใหญ่ที่สุดในโลก — และเป็นหนึ่งในระบบนิเวศที่มีการศึกษาน้อยที่สุด แม้จะมีสิ่งที่ไม่รู้มากมาย แต่พื้นทะเลยังคงมีคำสัญญาที่เหลือเชื่อว่าเป็นแหล่งทรัพยากรธรรมชาติมากมายรวมถึงโลหะมีค่า ในขณะที่การแย่งชิงทรัพยากรเหล่านั้นเร็วขึ้น นักวิทยาศาสตร์กำลังช่วยสร้างแนวทางและกฎหมายที่จะอนุญาตให้ทำเหมืองนี้ได้ ในขณะที่ยังคงปกป้องชีวิตใต้ท้องทะเล

“เราต้องสร้างสมดุลระหว่างความต้องการทรัพยากรกับความจำเป็นในการรักษาระบบนิเวศสำหรับคนรุ่นอนาคต” Lisa Levin กล่าว เธอเป็นนักนิเวศวิทยาทางทะเลที่ Scripps Institution of Oceanography ใน La Jolla รัฐแคลิฟอร์เนีย Levin และผู้เชี่ยวชาญคนอื่น ๆ ได้พบกันเมื่อวันที่ 16 กุมภาพันธ์เพื่อหารือเกี่ยวกับวิธีที่จะเป็นผู้พิทักษ์ระบบนิเวศที่ดีขึ้นของพื้นทะเล การอภิปรายของพวกเขาเกิดขึ้นที่นี่ในการประชุมประจำปีของ American Association for the Advancement of Science (AAAS)

จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้ คนส่วนใหญ่คิดว่าพื้นมหาสมุทรลึกเป็นพื้นที่รกร้างที่มืดมิด รกร้างว่างเปล่า และเต็มไปด้วยโคลน ไม่มีอีกแล้ว ตอนนี้นักวิจัยรู้ดีว่าสถานที่นี้สามารถเป็นสถานที่ที่สำคัญและกระตือรือร้น ตัวอย่างเช่น ระหว่าง 30,000 ถึง 50,000 ภูเขาไฟใต้ทะเลลอยขึ้นเหนือพื้นทะเล เลวินกล่าวว่าปลาจำนวนมากอาศัยอยู่บนทางลาด

ในบางจุดมีเธนซึ่งเป็นก๊าซธรรมชาติชนิดหนึ่งจะซึมลงมาจากพื้นมหาสมุทร ที่นั่น แบคทีเรียที่กินก๊าซมีเทนเป็นจุดศูนย์กลางของใยอาหารอันอุดมสมบูรณ์ ในภูมิภาคอื่นๆ ปล่องไฮโดรเทอร์มอลจะพัดพาไปที่พื้นทะเล น้ำร้อนลวกที่อุดมไปด้วยแร่ธาตุจะพ่นออกมาจากบริเวณเหล่านี้ แร่ธาตุเหล่านี้หล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด ตั้งแต่เพรียงและหนอนท่อ ไปจนถึงหอยแมลงภู่ กุ้ง และแบคทีเรียขนาดมหึมาที่คุณมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า การเติมเชื้อเพลิงให้กับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้เป็นสารเคมีที่ถูกระบายลงไปในน้ำ

“พื้นทะเลไม่ใช่ที่ที่น่าเบื่อและเป็นโคลน” เลวินกล่าว “ชีวิตมีความหลากหลายมาก” แหล่งแร่ธรรมชาติที่พบในหลายพื้นที่ของพื้นทะเลก็มีความหลากหลายและมีคุณค่าเช่นกัน เงินฝากเหล่านี้บางส่วนยังบริสุทธิ์กว่าที่อยู่บนบก โดยทั่วไปแล้วพวกมันเข้าถึงได้ยากกว่าบนบก แต่เทคโนโลยีทำให้พื้นทะเลเข้าถึงได้ง่ายขึ้น เลวินกล่าวว่าคุณสมบัติเหล่านี้สามารถทำให้แร่ธาตุใต้ทะเลดูน่าสนใจทีเดียว

ทองแดง สังกะสี และอื่นๆ

เทคโนโลยีชั้นสูงในปัจจุบันต้องการโลหะหลายชนิด ในขณะที่ผู้สำรวจหาโลหะสะสมใกล้พื้นผิวบนบก พวกเขากำลังหันความสนใจไปที่ก้นมหาสมุทร ก้อนแร่ธาตุขนาดเท่ามันฝรั่งปกคลุมพื้นที่พื้นทะเลบางส่วน ก้อนเหล่านี้อาจเต็มไปด้วยโลหะมีค่า เช่น เหล็กและแมงกานีส ด้านข้างของภูเขาใต้ทะเลปกคลุมไปด้วยแร่ธาตุ สารเคลือบเหล่านี้มักจะอัดแน่นไปด้วยโคบอลต์และองค์ประกอบที่มีค่าอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน ปล่องสูงของแร่ธาตุที่ก่อตัวขึ้นที่ปล่องไฮโดรเทอร์มอลหลายแห่งก็อุดมไปด้วยโลหะ รวมทั้งเงินและทอง

ในบรรดาโลหะช่องระบายอากาศ: ทองแดง โลหะอุตสาหกรรมนี้ใช้ในสายเคเบิล สายไฟ ท่อ และอิเล็กทรอนิกส์ บริษัทเหมืองแร่หลายแห่งกำลังแสวงหาแหล่งโลหะใหม่อย่างแข็งขัน

และไม่แปลกใจเลย Samantha Smith กล่าวว่าครึ่งหนึ่งของทองแดงทั้งหมดที่เคยขุดได้มาจากการขุดในช่วง 25 ปีที่ผ่านมา เธอเป็นนักวิทยาศาสตร์ทางทะเลที่ Nautilus Minerals ในเมืองบริสเบน ประเทศออสเตรเลีย ความต้องการโลหะชนิดนี้คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าอีกครั้งในอีก 25 ปีข้างหน้า นั่นหมายความว่าภายในปี 2040 เราต้องการทองแดงมากที่สุดเท่าที่มีการขุดทั่วโลกตลอดประวัติศาสตร์ เธอรายงานในการประชุม AAAS

บริษัทของ Smith หวังว่าทองแดงบางส่วนจะมาจากพื้นที่ใต้ท้องทะเลที่ต้องการขุด ตั้งอยู่ในน้ำลึกประมาณ 1,600 เมตร (1 ไมล์) ไซต์นี้อยู่ห่างไกลมาก ชายฝั่งที่ใกล้ที่สุดอยู่ห่างออกไปประมาณ 30 กิโลเมตร (19 ไมล์) บนปาปัวนิวกินี (ประเทศนี้ตั้งอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกเฉียงใต้ ทางตอนเหนือของออสเตรเลีย) ที่นั่น ที่ก้นทะเล แหล่งแร่ที่เกิดจากปล่องไฮโดรเทอร์มอลมีโลหะอยู่มากมาย

การขุดเพียง 11 เฮกตาร์ของพื้นทะเล ณ ตำแหน่งนี้ (พื้นที่เท่ากับพื้นที่ประมาณ 21 สนามฟุตบอลของสหรัฐ) สามารถสร้างทองแดงมูลค่าประมาณ 900 ล้านดอลลาร์ได้ Smith กล่าว โลหะอื่น ๆ ในเงินฝากจะนำเงินมาให้มากขึ้น นอกจากนี้ Smith ยังตั้งข้อสังเกตว่า กำมะถันในตะกอนยังสามารถนำมาใช้ทำสารเคมีที่มีคุณค่าซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย รวมถึงกรดซัลฟิวริกด้วย

Nautilus Minerals ต้องการเริ่มต้นด้วยการแบ่งแร่ที่สะสมเป็นชิ้นเล็กๆ บนพื้นมหาสมุทร จากนั้น เครื่องดูดฝุ่นขนาดใหญ่จะดูดเศษชิ้นส่วน (พร้อมกับน้ำปริมาณมาก) ยกขึ้นขึ้นเรือที่ผิวน้ำ ที่นั่น น้ำจะถูกกรองและสูบกลับผ่านท่อไปยังพื้นทะเล เฉพาะแร่ธาตุเท่านั้นที่จะถูกลากกลับเข้าฝั่ง

กฎหมายมีอะไรบ้าง?

กฎสำหรับการขุดในทะเลลึกบางครั้งก็ซับซ้อน Kristina Gjerde กล่าวว่าสิทธิและความรับผิดชอบมีความชัดเจนสำหรับพื้นที่ที่อยู่ใกล้ชายฝั่งเท่านั้น เธอเป็นทนายความใน Konstancin-Chylice ประเทศโปแลนด์ ซึ่งทำงานร่วมกับ International Union for the Conservation of Nature สำหรับแหล่งน้ำลึกที่อยู่นอกพรมแดนของประเทศ กฎการขุดอาจสร้างความสับสนได้

ตัวอย่างเช่น International Seabed Authority ควบคุมการสกัดแร่ธาตุจากพื้นทะเลในน่านน้ำสากล กฎอีกชุดหนึ่งซึ่งรวบรวมโดยกลุ่มต่าง ๆ ควบคุมกิจกรรมในน้ำจริงด้านบน แต่ไม่มีกลุ่มใดควบคุมผลกระทบของการทำเหมืองบนพื้นทะเล เช่น การตกปลา

แม้ว่าจะไม่มีใครทำเหมืองในทะเลลึกในตอนนี้ แต่กฎเกณฑ์เพิ่มเติมเพื่อเป็นแนวทางในกิจกรรมดังกล่าวกำลังได้รับการพัฒนาอยู่ Gjerde กล่าว แล้ว หลายประเทศและบริษัทต่างๆ ได้รับอนุญาตให้สำรวจแร่ในแหล่งน้ำลึก 19 แห่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกระบวนการออกใบอนุญาตจริง บางรายอาจเริ่มขุดทันทีในปี 2016 เธอกล่าว

แล้วสัตว์ป่าล่ะ?

Cindy Van Dover ต้องการให้นักวิทยาศาสตร์ทำการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับชีวิตใต้ท้องทะเล เธอเป็นนักชีววิทยาใต้ทะเลลึกและผู้อำนวยการห้องปฏิบัติการทางทะเลของ Duke University ในเมืองโบฟอร์ต นักวิทยาศาสตร์ของ NC เธอควรช่วยหน่วยงานกำกับดูแลเพื่อให้แน่ใจว่ากฎหมายสำหรับการทำเหมืองในทะเลลึกจะไม่มองข้ามกิจกรรมที่ควรได้รับการควบคุม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การขุดควรหลีกเลี่ยงพื้นที่ที่มีความอ่อนไหวต่อระบบนิเวศน์” เธอกล่าว และในกรณีที่การขุดเกิดขึ้น เธอให้เหตุผลว่าควรได้รับอนุญาตเฉพาะในที่ที่มันสร้างความเสียหายเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

แต่การรู้ว่าจะเกิดความเสียหายอะไรขึ้นจะเป็นความท้าทาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องเกี่ยวข้องกับชีวิต Van Dover กล่าวว่ามีเพียงส่วนน้อยของสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ในความลึกของมหาสมุทร และเธอกล่าวเสริมว่า หลายคนที่ถูกค้นพบยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียด

“นี่คือถิ่นทุรกันดารที่รู้จักกันน้อยที่สุดในโลกของเรา” เธอตั้งข้อสังเกต นั่นหมายถึง “มีอะไรให้เรียนรู้มากมาย”

ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์มักไม่ทราบบทบาทที่แน่นอนของสิ่งมีชีวิตแต่ละตัวในระบบนิเวศ พวกเขารู้ว่ากระบวนการทางชีวเคมีที่สำคัญหลายอย่างเกิดขึ้นท่ามกลางกระบวนการเหล่านั้น ตัวอย่างเช่น ตะกอนใต้ท้องทะเลเป็นคลังเก็บวัสดุที่อุดมไปด้วยคาร์บอนจำนวนมากและเติบโตขึ้น พวกมันกองรวมกันที่นั่นในขณะที่ซากของสิ่งมีชีวิตที่ตายแล้วตกลงสู่ก้นมหาสมุทร จุลินทรีย์ในตะกอนใต้ท้องทะเลกินวัสดุนั้น โดยใช้สารอาหารที่มีอยู่เพื่อเติบโต จากนั้นสิ่งมีชีวิตที่สูงกว่าใยอาหารจะกินพวกมัน กระบวนการนี้และอื่น ๆ ช่วยดึงสารอาหารจากตะกอนและเคลื่อนย้ายไปที่อื่นภายในระบบนิเวศ

“ทะเลลึกเป็นแหล่งทรัพยากรขนาดใหญ่” Van Dover กล่าว “เราต้องหาวิธีดึงทรัพยากรเหล่านั้นให้มีผลกระทบน้อยที่สุดต่อระบบนิเวศ” ท้ายที่สุด เธอเตือนว่า “เราไม่สามารถซ่อมทะเลลึกได้ ถ้าเราทำให้มันยุ่งเหยิง”

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ quememorialamia.com