Czarne Smoki: Plamy Podnoszące Siłę i Życie Bez Słonca

Morska woda kochana podziemnie i wrzucona ponownie

Wentylator hydrotermalny zaczyna się od zwykłej morskiej wody przepływającej przez szczeliny w nowo utworzonej warstwie dna oceanu blisko osi ridgy mid-oceanicznej. Przeciwko temu, gdy opada, zbliża się do kamerali magmowych kilka kilometrów pod powierzchnią dnia morskiego, a jej temperatura przekracza 350°C. Na tych temperaturach płyn staje się chemicznie aktywny — leczy metale takie jak żelazko, cynk i mangan bezpośrednio z otaczającego go kamienia i nabiera wodnorej sulfidu z gazów magmatycznych. Teraz ciepły i narażony na podniesienie się, szybko powraca do powierzchni przez warstwę dna i wybuchuje z struktury podobnej do szynku z powrotem do morskiej wody blisko-zamarzniętej (około 2°C) dna oceanu.

Dlaczego plama jest czarna, i dlaczego się podnosi

Nadwrażająca na ciepło płyn z węglanami metalowymi, jak tylko spotka zimne morskie wodę, spadkbuje prawie natychmiast rozpuszczoną sulfury do mikroskopijnych cząsteczek jtrysku żelaznego i innych sulfitów metalowych — „śmiga” czarnej smugi jest naprawdę gęsta chmura świeżo utworzonego pirozęsu, a nie spaliny. Ponieważ płyn z wybruku jest zarówno cieplejszy, jak i mniej ciężki niż otaczające go morskie wody, cała plama jest podnosząca się i podnosi się przez kolumnę wody dokładnie tak samo, jak gorące powietrze podnosi się nad świecą, przyciągając i mieszając z otaczającą ją zimną wodą podczas podnoszenia się, chłodząc i rozcieńczając aż do momentu, gdy jego gęstość osiągnie poziom ambientnej wody i rozrzuca się bocznym kierunkiem zamiast podnosić dalej.

buoyancy force per unit volume  ≈  (ρ_seawater − ρ_plume) · g

ρ_plume < ρ_seawater   while the plume is still hotter than its surroundings
→ net upward force → plume rises and entrains cold water as it goes
→ plume cools, ρ_plume rises → buoyancy shrinks → plume spreads at its
  "neutral buoyancy" height instead of rising forever

Chemosynthesa: ekosystem bez żadnego światła

Przepraszam za nieporozumienie, ale prawie cała powierzchnia Ziemi opiera się na fotosyntezie — rośliny i algae konwertują słońce w cukry, a wszystko reszta je jedzą lub jedzą coś, co je jadło. Społeczności vent, tysiące metrów pod każdym światłem słonecznym, opierają się na całkowicie innym źródle energii: chemosyntezie. Wolne i symbiotyczne bakterie oksydują sulfid helseifekstowy wypływający z vent, korzystając z reakcji chemicznej — a nie światła — do tworzenia cukrów z dwutlenku węgla i wody. Te bakterie stanowią podstawę łańcucha pokarmowego, który wspiera gwardię tuberkulonogów, kraby vent, szprych bez oczu oraz morszczaki, które nie występują nigdzie indziej na Ziemi, wszystko skupione wokół szerokiego pasa ciepłej, chemicznego wodorka blisko każdego vent.

Wąż wodny: ciało zbudowane całkowicie na podstawie bakterii

Gigantyczne wąże wodne (Riftia pachyptila) są najbardziej wyraźnym przykładem tego partnerstwa. W dorosłym stanie nie mają one ust, trawniku ani żadnego sposobu na uzyskanie jedzenia — zamiast tego, specjalizowana wewnętrzna struktura zwana trofosomem jest pełna miliardów bakterii chemicznie syntetycznych. Czerwone skrzydłowe pęka wąże wodne, które wystawia się z białego tunelu, pochłania oxygen i sulfid bezpośrednio z wody źródlanej i przesyła oba substancje do trofosomu, gdzie lokalne bakterie oxidują sulfid i produkują składniki organiczne, które dostarczają wąż z wnętrza. Jest to jedno z najbardziej kompleksowych przykładów symbiozy znanych: wąż istnieje wyłącznie jako system podatni na życie dla swoich bakterii, a te odwetowo go nakarmia.

Często zadawane pytania