Οι υδροθερμικοί διέξοδοι της Αρκτικής μοιάζουν με αυτούς στον Εγκέλαδο;

Μελετώντας υδροθερμικά πεδία ανάβλυσης όπως το Aurora, οι επιστήμονες ελπίζουν να μάθουν περισσότερα για το φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος. Μαύροι αεραγωγοί καπνιστή όπως αυτός στο Aurora εκκενώνουν υγρά έως και 370°C. Από: Chris German, Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Woods Hole.

Οι υδροθερμικοί διέξοδοι της Αρκτικής μπορεί να μοιάζουν με αυτούς στον Εγκέλαδο.

Ένας μαύρος καπνιστής, σε σχήμα πέτρινου κυλίνδρου στον πυθμένα του ωκεανού, εκτοξεύει μαύρο καπνό στο νερό.

Τόσο η Γη όσο και το ιδιόμορφο φεγγάρι του Κρόνου Εγκέλαδος φιλοξενούν ωκεανούς καλυμμένους με πάγο.

Μοιράζονται πιθανότατα ένα άλλο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό. Για μια δεκαετία, οι επιστήμονες έχουν συμπεράνει την παρουσία υδροθερμικών αεραγωγών πλούσιων σε υδρογόνο στον Εγκέλαδο, οι οποίοι μπορεί να εγχύσουν τις θάλασσές του με συστατικά για πρωτόγονη ζωή . Και τώρα έχουν εντοπίσει τρεις τέτοιες τοποθεσίες εξαερισμού -πιθανούς αντιπροσώπους για εκείνους στον Εγκέλαδο-κάτω από τον Αρκτικό Ωκεανό της Γης.

Πέρυσι, μια διεθνής ομάδα χρηματοδοτούμενη από τη NASA ανέπτυξε ένα υποβρύχιο χωρίς πλήρωμα στα ύδατα της Αρκτικής κοντά στον Βόρειο Πόλο. Οι ερευνητές εξερεύνησαν ένα πεδίο εξαερισμού που ονομάστηκε Lucky B - το τρίτο που εξερεύνησαν διεξοδικά. Και οι τρεις τοποθεσίες (από τις 10 που είναι γνωστό ότι υπάρχουν στον πυθμένα της Αρκτικής) απελευθερώνουν άφθονο μοριακό υδρογόνο και μεθάνιο, αλλά οι γεωχημικές συνταγές τους είναι εκπληκτικά διαφορετικές, σύμφωνα με τον θαλάσσιο γεωχημικό Chris German του Ωκεανογραφικού Ινστιτούτου Woods Hole (WHOI).

«Πιστεύαμε ότι υπήρχε μια καλή πιθανότητα ότι κάπου στην Αρκτική θα μπορούσαμε να βρούμε αεραγωγούς πλούσιες σε υδρογόνο, αλλά τώρα είμαστε τρία στα τρία».

«Πιστεύαμε ότι υπήρχε μια καλή πιθανότητα ότι κάπου στην Αρκτική θα μπορούσαμε να βρούμε αεραγωγούς πλούσιους σε υδρογόνο, αλλά τώρα είμαστε τρία στα τρία», είπε ο German, ο οποίος ανέφερε την έρευνα της ομάδας στις 11 Δεκεμβρίου στην ετήσια συνάντηση της AGU 2024 στην Ουάσιγκτον. DC «Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για να εξαεριστεί ένας αγωγός πλούσιος σε υδρογόνο σε αυτές τις [Αρκτικές] γεωλογικές ρυθμίσεις. Αυτό είναι ενθαρρυντικό αν θέλετε αυτές οι οπές εξαερισμού [επίσης] να υπάρχουν στο διάστημα».

Κρυμμένο στο κρύο βαθύ

Οι υδροθερμικές οπές σημαδεύουν πολλές περιοχές του θαλάσσιου πυθμένα της Γης, αλλά ο απαγορευμένος Αρκτικός Ωκεανός θέτει ειδικές προκλήσεις στην εξερεύνηση. Ο German και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν για πρώτη φορά στοιχεία υδροθερμικών αεραγωγών στην Αρκτική πριν από περίπου 20 χρόνια. Μέχρι το 2014, είχε βοηθήσει να κατασκευαστεί ένα ρομπότ ικανό να αντέξει σε μια παγωμένη κατάβαση. Στη δεκαετία από τότε, το υποβρύχιο και άλλα εργαλεία έχουν εξερευνήσει τρία υδροθερμικά πεδία εξαερισμού κατά μήκος της κορυφογραμμής Gakkel με εξαιρετικά αργή εξάπλωση δίπλα στον Βόρειο Πόλο: Aurora, Polaris και —πιο πρόσφατα, το 2023— Lucky B. Οι τρεις τοποθεσίες βρίσκονται μέσα σε λίγα εκατοντάδες χιλιόμετρα μεταξύ τους στην κορυφογραμμή μήκους 1.800 χιλιομέτρων.

Οι επιστήμονες σκύβουν στο πλάι ενός πλοίου, προσεγγίζοντας ένα υποβρύχιο κρεμασμένο από ένα σχοινί, το οποίο μόλις αναδύθηκε από τα παγωμένα νερά.

Οι επιστήμονες ανακτούν το υποβρύχιο, Nereid Under Ice, σχεδόν 4.000 μέτρα πάνω από το Aurora. Από: Chris German, Ωκεανογραφικό Ίδρυμα Woods Hole.

Κάθε τοποθεσία απελευθερώνει υδρογόνο και μεθάνιο μέσω μιας παρόμοιας διαδικασίας: Το κρύο θαλασσινό νερό γλιστρά μέσα από ρωγμές στον φλοιό της Γης στον πυθμένα του ωκεανού, αντιδρά με υπερκαυτούς βράχους από κάτω και στη συνέχεια γεμάτο από νέες χημικές ουσίες εκτινάσσεται πίσω στη θάλασσα σε θερμοκρασίες υψηλότερες έως 370°C (698°F).

Ωστόσο, οι γεωλογικές συνθέσεις των πετρωμάτων που τροφοδοτούν τις τοποθεσίες Aurora, Polaris και Lucky B είναι σημαντικά διαφορετικές, με ποικίλες αναλογίες πυριτίου, μαγνησίου, σιδήρου και άλλων στοιχείων. Ως αποτέλεσμα, τα καυτά, πλούσια σε υδρογόνο υγρά από κάθε περιοχή εξαερισμού έχουν διαφορετική χημική σύνθεση.

Ακόμα κι έτσι, όλες οι τοποθεσίες πυροδοτούν άνθηση μικροβιακής δραστηριότητας στο σκοτεινό θαλασσινό νερό, με χημικές ουσίες, αντί του ηλιακού φωτός, να λειτουργούν ως πηγή ενέργειας.

«Είναι πραγματικά εκπληκτικό να βλέπεις ότι σε μια σχετικά μικρή κορυφογραμμή, υπάρχει τέτοια ποικιλομορφία στα συστήματα που μπορούν να παράγουν υδρογόνο, το οποίο μπορεί να τροφοδοτήσει τη μικροβιακή ζωή», δήλωσε ο θαλάσσιος γεωεπιστήμονας Elmar Albers , επίσης στο WHOI. Ο Άλμπερς είναι ο πρώτος συγγραφέας μιας μελέτης για το Polaris, που έγινε πρόσφατα αποδεκτή για δημοσίευση, και μια άλλη που επικεντρώθηκε σε μια σύγκριση μεταξύ του Lucky B και των άλλων δύο τοποθεσιών, που έχει προγραμματιστεί να ολοκληρωθεί το 2025.

Στοιχεία για ένα μακρινό φεγγάρι

Μεταξύ 2004 και 2017, το διαστημόπλοιο Cassini της NASA εξερεύνησε τον Κρόνο και την ομάδα των παγωμένων φεγγαριών του. Η τροχιά του διαστημικού σκάφους πέρασε μέσα από νέφη υδρατμών που εκτοξεύονταν από ρωγμές στο παγωμένο κέλυφος του Εγκέλαδου. Αυτά τα λοφία, που έδειξαν συγκεντρώσεις υδρογόνου, διοξειδίου του άνθρακα, μεθανίου, φωσφορικών αλάτων και μικροσκοπικών σωματιδίων βράχου, προστέθηκαν στην απόδειξη ενός εσωτερικού ωκεανού και ενός ζεστού πυθμένα, που τροφοδοτείται από την εσωτερική θερμότητα του φεγγαριού.

Δελεασμένη από αυτά τα πιθανά σημάδια μικροβιακής ζωής σε μια εξωγήινη θάλασσα, μια εθνική ομάδα πλανητικών επιστημόνων συμβούλεψε τη NASA να ακολουθήσει μια εμβληματική αποστολή στον Εγκέλαδο μέσα σε μια δεκαετία.

Οι νέες μελέτες ανάβλυσης του Αρκτικού Ωκεανού είναι σημαντικές για τέτοιες αποστολές πολύ πέρα ​​από τις «δυστυχείς λεπτομέρειες» της γεωχημείας, δήλωσε ο γεωχημικός και πλανητολόγος Christopher Glein του Southwest Research Institute, ο οποίος μελετά παγωμένα φεγγάρια αλλά δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα.

«Μπορούμε να πάμε να μελετήσουμε αυτές τις τοποθεσίες στον πυθμένα της θάλασσας από πρώτο χέρι», είπε ο Glein, «ενώ ακόμα ξύνουμε την επιφάνεια προσπαθώντας να καταλάβουμε τι είναι δυνατό σε άλλα πλανητικά σώματα».

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα eos.org

Guth, A. F. (2024), Arctic hydrothermal vents may resemble those on Enceladus, Eos, 105, https://doi.org/10.1029/2024EO240576. Published on 17 December 2024.

https://eos.org/articles/arctic-hydrothermal-vents-may-resemble-those-on-enceladus