Campo di sfogo idrotermale nel rilevo Alarçon con strano ecosistema marino

Altre sorgenti idrotermali scoperte nel Pacifico

A 3.800 metri sotto la superficie, i ricercatori hanno trovato torreggianti camini bianchi con sfogo di acqua bollente, colonizzati da animali che prosperano nella tossicità e nel calore.

Nella primavera del 2015, i ricercatori del Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) hanno scoperto un grande, sconosciuto campo di sorgenti idrotermali nel golfo di California, a circa 150 chilometri a est di La Paz, Messico. Sdraiate a più di 3.800 metri sotto la superficie, le bocchette del bacino Pescadero

sono le più profonde bocche idrotermali ad alta temperatura mai osservate nel o intorno all'oceano Pacifico. Sono anche le uniche “prese d'aria” nel Pacifico, note per emettere fluidi surriscaldati ricchi di entrambi i minerali di carbonato e idrocarburi. Le “prese d'aria” sono state colonizzate da comunità dense di spirografi e altri animali a differenza di tutte le altre comunità di sfiato, note nel Pacifico orientale. Come un altro campo di sfogo nel golfo che MBARI ha scoperto nel 2012, le “prese d'aria” del bacino Pescadero sono state inizialmente individuate, dai dati sonar ad alta risoluzione raccolti da un veicolo sommergibile autonomo (AUV)

A  U  V

. Giallo, a forma di torpedine, serve a mappare i fondali, AUV del MBARI, ha trascorso due giorni sorvolando, circa a 50 metri sopra il fondo del bacino, utilizzando raggi sonori per mappare la profondità e le forme. Il team di AUV per testare questi “pori” e, ricavarne la mappa batimetrica dettagliata ha analizzato tutte queste informazioni, dai dati AUV ,vedendo una serie di tumuli e guglie che salgono dal fondo del mare. I dati di AUV mostrano acqua leggermente più calda su alcune delle guglie, che sono bocche attive di camini idrotermali. Un team di geologi poi ha utilizzato un veicolo comandato a distanza (ROV) per tuffarsi verso il fondo del mare, volare attorno alle aperture, raccogliendo video, campioni di rocce e acqua calda emessa dai camini. L'AUV e le immersioni ROV hanno dimostrato che il nuovo campo si estende per almeno 400 metri lungo questa frattura. All'interno di quest’area i ricercatori hanno scoperto almeno tre camini idrotermali attivi fino a 12 metri di altezza, oltre a decine di bassi tumuli che sono molto probabilmente camini crollati. I frammenti di camini che il ROV riportò alla superficie erano molto diversi da quelli raccolti in altri sfiati della zona. I camini Pescadero sono costituiti interamente da minerali di carbonato di colore chiaro, invece dei minerali di solfuro scuri che sono abbondanti in camini idrotermali in altre parti del Golfo. Il bacino Pescadero è il secondo posto al mondo in cui sono stati trovati in mare profondo, camini carbonatici (al posto di quelli fatti principalmente di solfuri). L'altra posizione conosciuta è la "Lost City" sfogo di un campo nel bel mezzo dell'oceano Atlantico, in un punto sulla dorsale medio - atlantica. I geologi hanno anche notato che i loro campioni di roccia puzzavano come un motore diesel. Hanno ipotizzato che i fluidi idrotermali caldi, migrando verso l'alto, attraverso gli spessi sedimenti del bacino Pescadero "cuociono" la materia organica nel sedimento, convertendolo in petrolio, come idrocarburi, un processo che è stato osservato in diverse altri bocche nel Pacifico. Gli idrocarburi possono fornire indicazioni nutrizionali per i microbi insoliti che prosperano in queste bocche. Dopo l'immersione iniziale del ROV

Il ROV

, i ricercatori hanno fatto tre immersioni di follow-up nel bacino Pescadero per determinare come e perché le comunità animali in queste aperture differivano da quelli in altri campi di sfiato del Golfo. Le immersioni hanno rivelato almeno tre diversi tipi di sorgenti idrotermali nel golfo meridionale di California, fumatori di nero, camini  tipo carbonato, e filtri idrotermali. Ogni ambiente sostiene la sua comunità animale, unica. Fumatori di nero

si formano in aree vulcaniche attive. Una di queste aree è in aumento ad Alarcón, circa 160 chilometri a sud del bacino Pescadero, dove i ricercatori MBARI hanno scoperto diversi campi idrotermali nel 2012. In aumento ad Alarcón, massicci, camini di solfuro di colore scuro che salgono a più di 37 metri, sopra il fondo del mare coperto di lava. Da questi camini sgorgano fluidi molto caldi (oltre 350 gradi Celsius) ricchi di metalli pesanti e solfuri. Quando i fluidi surriscaldati vengono a contatto con l'acqua di mare a temperatura vicina al congelamento, questi minerali precipitano, formando scuri, pennacchi di fumo, come particelle. I camini "fumatori di nero" sono spesso colonizzate da spirografi giganti che crescono di oltre due metri, così come patelle, granchi, aragoste tozze e vermi palma del tipo Alvinella. Al contrario, i camini carbonatici del bacino Pescadero emergono da un fondo marino fangoso, e sono più piccoli e più delicati delle fumarole nere. Emettono fluidi che sono leggermente più freschi (250-290 ° C) e che non fanno scuri, pennacchi di fumo. I fluidi del bacino Pescadero sono, tuttavia, ricchi d’idrocarburi simili al petrolio che formano croste scure, oleose sui chiari camini carbonatici. Sostengono anche un gruppo molto diverso di animali, comprese le colonie dense di spirografi del genere Oasisia. Nel terzo tipo di ambiente di sfogo, i "filtri idrotermali", sono molto più freddi (meno di 30-60 ° C) l'acqua gocciola da colate laviche, intercalata a fango del fondo marino. Questi filtri supportano un tipo completamente diverso comunità di animali, tra cui anemoni, spirografi, generi Lamellibranchi ed Escarpia, e grandi, tappeti bianchi di batteri. In contrasto con le aperture Pescadero e Alarcón, ciascuno dei quali ospitano una singola specie di molluschi di acque profonde, il supporto idrotermale filtra almeno quattro diversi tipi di vongole. Una cosa che tutte queste comunità hanno in comune è che i tubicoli dominanti e le vongole, ospitano batteri intracellulari specializzati (simbionti) che consentono a questi animali di sfruttare sostanze chimiche potenzialmente tossiche, dei fluidi di sfiato, come fonti di nutrimento. Vrijenhoek e i suoi collaboratori  cercano di capire se le diverse comunità di ventilazione del Golfo sono controllate da differenze di profondità d'acqua, da una diversa geochimica, da batteri simbionti, o forse da altri fattori imprevisti.

“Appena il veicolo comandato a distanza (ROV) è disceso negli abissi blu, , -ha scritto il 22  aprile, Julie Martin, geologo di MBARI sopra il rilievo di Alarcón,

la sala di controllo era in fermento per l'attesa. Avevamo pianificato come  tuffarsi su uno degli ambienti più strani nel mare profondo: un campo di sfogo idrotermale e in aggiunta all’eccitazione della squadra, questo campo sfogo idrotermale non era mai stata esplorato prima. In realtà, era appena stato scoperto ... da un robot”. Nel febbraio del 2012, i ricercatori MBARI hanno intrapreso una spedizione di tre mesi nel golfo della California, o meglio nel lungo corpo sottile di acque tra la Baja della California e il Messico continentale. Durante l'ultima tappa di questa spedizione, i geologi marini hanno studiato il rilievo di Alarcón, una regione vulcanica attiva nei pressi della foce del golfo. " Centri di diffusione vulcanici " come Alarcón , sono focolai di attività vulcanica, dove vulcani sottomarini diffondono la lava attraverso le aperture del fondo marino e bocche idrotermali  emettono, acqua riscaldata dal magma sotto il fondo marino ad oltre 550 gradi Fahrenheit. Diverse mappe mostrano la posizione di Rise, a 50 chilometri del centro diffusione, situato alla foce del Golfo di California. Lungo l’oceano  si diffondono dorsali come Rise Alarcón, il fondo marino sta dividendo questa parte come i pozzi di lava sotterranei. Date le caratteristiche geologiche del  rilievo Alarcón, il capo scienziato David Clague e il suo gruppo di ricerca sottomarina del vulcanismo, avevano un sospetto piuttosto forte di trovare sorgenti idrotermali nella zona. Tuttavia, dopo aver ristretto l'area di ricerca a 200 miglia quadrate di fondo marino, alla ricerca di aperture, sarebbe stato come cercare un ago nel pagliaio. L'utilizzo di un ROV per cercare vaste aree del fondo marino , -secondo Martin - e interi costoni delle montagne sottomarine per individuare le bocchette, sarebbe stato "virtualmente impossibile e incredibilmente avrebbe richiesto parecchio tempo". Nel 2003, Clague e il suo collega Robert Vrijenhoek  effettuarono due immersioni, senza successo, alla ricerca di aperture all'interno e a pochi chilometri del sito che era stato recentemente scoperto. A quel tempo, Clague e Vrijenhoek scelsero i loro siti d’immersione basandosi solo su mappe a bassa risoluzione del fondo marino e per la presenza di acqua anormalmente calda nella zona. Questa volta, però, la squadra di Clague sapeva esattamente, dove cercare. Due settimane prima, l'Autonomous Underwater Vehicle di MBARI (AUV), del D. Allan B. aveva completato un sondaggio del rilievo di Alarcón

usando il suono (sonar) per creare mappe dettagliate del fondo marino. Alla prima immersione del ROV su questa zona inesplorata, i ricercatori rimasero colpiti dalle strutture di camini alti quasi identici, a quelle che si rilevano sulle mappe del fondo marino ad alta risoluzione dell’AUV. Da capo spedizione, David Clague nominò il primo camino della bocca appena scoperto nel campo, sfogo "Meyibó". Nel linguaggio della popolazione Kiliwa, gli indigeni del nord Baja California, Meyibó significa "tempo di sole favorevole." Secondo Miguel Tellez, professore di geologia presso il dipartimento di Scienze Marine presso l'Università della Baja California (UABC), Meyibó "implica la felicità, la celebrazione di un buon raccolto, e un tempo per nuovo apprendimento."Il secondo campo di sfiato e singoli camini attivi in ​​entrambi i campi devono ancora essere nominati. I camini saranno chiamati per i gruppi indigeni di Baja California e Sonora, in Messico. Il suggerimento di utilizzare le lingue e i nomi delle popolazioni autoctone indigene veniva da Rigoberto Guardado,  professore di scienze marine presso l'Università di Baja California,  cioè uno dei tre collaboratori messicani in questa tappa nel Golfo di California  della spedizione di MBARI. Il fondale della mappa ad alta risoluzione è stato compilato utilizzando i dati di mappatura dell' AUV di MBARI. Le righe nere nell'immagine mostrano le tracce di navigazione dell'AUV. Il quadrato giallo incornicia un camino nel sito idrotermale di sfiato Meyibó. Un'altra immagine mostra questa caratteristica da una diversa angolazione. Mappatura di MBARI con AUV, che nei fatti è un sommergibile robotizzato specializzato che vola sopra il fondo marino con tre diversi tipi di sonar per mappare le caratteristiche a non più di 15 centimetri di altezza. La vicinanza di AUV sul fondo del mare permette ai suoi sonar a bordo, di distinguere i dettagli a scala fine che sarebbero invisibili ai tradizionali sistemi sonar sulle navi. Nel corso degli ultimi due anni, il sistema utilizzato da AUV per la mappatura ha generato diverse nuove scoperte, tra cui la documentazione di un flusso di lava recente sott'acqua e la valutazione del rischio di fuoriuscita di petrolio da una nave affondata al largo della costa della California. Dal 2006, la mappatura AUV ha scoperto, camini sconosciuti, in tre punti, lungo il sistema di Juan de Fuca Ridge ,al largo della costa di Washington e dello stato dell’Oregon. L'individuazione di camini idrotermali con sonar ha implicazioni interessanti. Queste caratteristiche spettacolari sono d’interesse per geologi, chimici, biologi e simili. Le sorgenti idrotermali sono le regioni in cui l'acqua di mare fresco filtra giù attraverso le fessure sul fondo del mare dove ci si riscalda con il magma caldo sotto la crosta terrestre. Poiché l'acqua è riscaldata, diventa capace di galleggiare, in aumento di nuovo verso la superficie e vomitando del fondo marino come un geyser. Quando l'acqua calda sfoga e incontra l'acqua, vicina allo zero, sul fondo del mare profondo, le sostanze chimiche disciolte in forma di acqua calda in particelle minerali, precipitano intorno alla bocca per formare una canna fumaria. Questi camini possono crescere più di un metro per un periodo di pochi giorni. Tuttavia, possono anche occludersi con precipitati minerali, causando lo sfiato per diventare inattivo. Così, campi sfogo come quelli scoperti ad Alarcón Rise, spesso, hanno numerosi camini sparsi, "morti". Sfiati idrotermali di calore e di sostanze chimiche trasportate in mare, forniscono una fonte di energia in grado di supportare una robusta comunità di organismi di acque profonde, molte delle quali non si trovano in nessun altro ecosistema dell'oceano. Sapere dove e con che cosa si verificano frequenze di bocche idrotermali, forniscono informazioni preziose per gli scienziati che cercano di approfondire la comprensione della biologia, chimica e geologia del fondo marino. La mappatura del fondale marino con AUV di MBARI aiuta gli oceanografi che dedicano meno tempo alla ricerca, e più tempo a guardare, questi affascinanti fenomeni di acque profonde.