Мінеральні шлейфи · Висхідні потоки · Хемосинтез · Колонії трубчастих черв'яків
Цей симулятор моделює гідротермальні жерла — тріщини на дні океану, де геотермально нагріта вода виривається в майже крижану морську воду. «Чорні курці» утворюються, коли розчинені мінерали (залізо, мідь, сульфід цинку) осаджуються при контакті з холодною водою, створюючи темні шлейфи температурою понад 400 °C. Попри екстремальні умови, жерла підтримують багаті екосистеми через хемосинтез — бактерії окислюють сірководень для живлення трубчастих черв'яків, гігантських молюсків та креветок.
Перші гідротермальні жерла було відкрито в 1977 році біля Галапагоських островів на глибині 2 500 м. Найгарячіший зафіксований чорний курець мав температуру 464 °C — вода не кипить через екстремальний тиск (250+ атмосфер). Деякі вчені вважають, що гідротермальні жерла могли бути місцем зародження життя на Землі — подібні жерла можуть існувати на супутнику Юпітера Європі під крижаною оболонкою.
Ця симуляція моделює чорний курець — гідротермальне жерло, з якого перегріта рідина, насичена мінералами, виривається з димаря на дні океану в майже крижану морську воду. Кожна випущена частинка несе температуру, що поступово знижується, а її вертикальна швидкість визначається простою моделлю плавучості: гарячіша рідина прискорюється вгору, а охолоджена — втрачає підйомну силу і зноситься течією. Вміст мінералів затемнює шлейф, коли частинки сульфідів осаджуються при контакті з холодною водою, а колонії хемосинтетичних трубчастих черв'яків похитуються біля основи жерла, символізуючи екосистему, що існує без сонячного світла.
Тисячі короткоживучих частинок породжуються біля отвору димаря з початковою висхідною швидкістю, пропорційною температурі жерла та швидкості потоку. Щокадру їхня плавучість (температура мінус середовищні 2°C, поділена на температуру жерла) зменшується в міру охолодження, тож шлейф уповільнюється, розширюється і врешті розсіюється — та сама фізика, що обмежує реальні гідротермальні шлейфи підйомом на кілька сотень метрів, перш ніж вони розтікаються вбік як нейтрально плавучий шар.
Перетягуйте Температуру жерла (150–450°C), щоб змінити швидкість підйому частинок і максимальну висоту шлейфу. Швидкість потоку задає, скільки частинок випускається за секунду. Вміст мінералів затемнює колір шлейфу (більше розчинених сульфідів). Течія додає бічний зсув, вигинаючи шлейф, як справжня глибоководна течія. Перемикайте Колонії черв'яків і Температурний шар, щоб змінити, що відображається на полотні.
Перші гідротермальні жерла виявили в 1977 році біля Галапагоських островів на глибині 2500 м. Вода там не кипить навіть вище 400°C, бо тиск на цій глибині (понад 250 атмосфер) значно підвищує точку кипіння понад 100°C. Деякі вчені вважають, що подібні жерла, живлені хемосинтезом, можуть існувати під крижаною оболонкою супутника Юпітера Європи.
Чорний курець — це димар гідротермального жерла, що випускає перегріту, багату на мінерали воду температурою, яка може перевищувати 400°C. Темний колір з'являється через розчинені сульфіди металів — переважно заліза, міді та цинку — які осаджуються в дрібні темні частинки в момент змішування гарячої рідини жерла з холодною морською водою близько 2°C. У симуляції повзунок Вміст мінералів безпосередньо контролює, наскільки темними та непрозорими відображаються ці частинки.
Кожна частинка з'являється з висхідною швидкістю, пропорційною температурі жерла та швидкості потоку, а її плавучість перераховується щокадру як (температура − 2°C) / температура жерла — спрощений замінник реальної різниці густини між гарячою і холодною морською водою. У міру того як температура частинки наближається до температури середовища, плавучість прямує до нуля, тож висхідне прискорення згасає, і шлейф природно уповільнюється, розширюється і зникає.
На таких глибинах сонячне світло не досягає дна океану, тож екосистеми жерел живляться хемосинтезом замість фотосинтезу: бактерії окислюють розчинений у рідині жерла сірководень для отримання енергії, і ця енергія підтримує весь місцевий харчовий ланцюг. Трубчасті черв'яки симбіотично утримують цих бактерій і не мають власного рота чи травного тракту — у симуляції їх зображено як похитуються структури з червоними кінчиками, зосереджені біля теплої основи димаря, де концентрація розчиненого сірководню найвища.
Точка кипіння зростає з тиском, а на глибині 2500 м навколишній тиск води перевищує 250 атмосфер. Це підвищує точку кипіння морської води набагато вище 400°C, тож рідина жерла лишається рідкою навіть при температурах, які на поверхні миттєво перетворилися б на пару. Це той самий фізичний принцип, що використовується в промислових скороварках і надкритичних парових котлах, лише в значно більшому масштабі й із значно холоднішим навколишнім середовищем.
Швидкість потоку масштабує як кількість частинок, що випускаються за секунду, так і їхню початкову висхідну швидкість, безпосередньо визначаючи, наскільки густим і швидко висхідним виглядає шлейф. Течія додає постійне бічне прискорення кожній частинці в напрямку течії, плюс невелике випадкове турбулентне тремтіння щокадру, що вигинає весь шлейф за течією так само, як справжня глибоководна течія вигинає висхідну колону рідини чорного курця.