La vita attorno ai camini d'aria termali nelle profondità oceaniche

L'esplorazione del mare profondo incoraggia gli scienziati ad aprire le loro menti all'impossibile. " Scrutando nel profondo ", esplora la nostra comprensione in evoluzione della vita sotto le onde. Dovrebbe essere un deserto senza vita. Le temperature sono appena al di sopra del punto di congelamento, miglia di acqua applicano una pressione di schiacciamento e la luce solare non giunge lì. Ma le parti più profonde dell'oceano sono in realtà piene di forme di vita stravaganti. Vermi a tubo molto lunghi sette, lumaca bianco spettrale e enormi crostacei hanno tutte le loro case a queste proibitive profondità. Gli organismi monocellulari prosperano nei sedimenti non illuminati. E alcune creature fanno persino la propria luce attraverso la bioluminescenza - come il calamaro vampiro, che espelle una nuvola appiccicosa di muco luminoso invece dell'inchiostro quando è disturbato, o la rana pescatrice,

Rana pescatrice

con un'esca simile a un lampione che emerge dalla sua testa. Sebbene il mare profondo rappresenti circa il 90% dei nostri vasti oceani, rimane in gran parte inesplorato. Per secoli, gli scienziati hanno ipotizzato che la vita a tali profondità fosse impossibile - e il controllo non era un compito semplice. Ma l'avvento dei sommergibili gestiti a distanza negli anni '60 ha aperto l'esplorazione delle acque profonde.

Un mondo alieno di vita è emerso mentre gli esploratori hanno scavato le profondità nero come la pece con tecnologie in costante miglioramento. Queste crescenti scoperte stanno allargando notevolmente la nostra prospettiva degli oceani e riscrivendo la nostra comprensione dei limiti della vita. Stanno plasmando il nostro senso di ciò che è possibile e ci spingono a pensare al di là delle ipotesi di base - sia in termini di esplorazione della Terra che di vaste aree dello spazio. Nella ricerca della vita extraterrestre, gli scienziati si stanno ispirando al nostro oceano. La NASA ha iniziato a finanziare alcune esplorazioni in acque profonde e alcuni astrobiologi hanno collaborato con biologi marini e oceanografi per sondare i confini della biologia qui sulla Terra. Esplorare gli ambienti sconosciuti nel mare profondo rivela guide concrete per esplorare lo spazio e incoraggia anche gli scienziati ad allungare il loro pensiero e ad aprire le loro menti all'impossibile. Oggi si è a malapena graffiato la superficie per comprendere appieno l'estensione della vita sulla Terra. "Ogni volta che andiamo in acque profonde, in un luogo in cui nessuno è stato, la maggior parte delle specie, in particolare le più piccole , non sono mai state viste o descritte prima,- afferma Lisa Levin, ecologa marina (Scripps Institution of Oceanography ) La Jolla, California. Siamo ancora davvero alla fine dell'esplorazione. Abbiamo appena graffiato la superficie, per così dire, o il fondo”.” Quattro decenni fa, gli oceanografi hanno scoperto qualcosa che ha fatto esplodere la biologia come la conoscevamo dall’acqua. Si era a lungo pensato che tutta la vita fosse sostenuta da una catena alimentare basata sulla fotosintesi: alcuni organismi convertono la luce solare in cibo e altri organismi mangiano quegli organismi fotosintetizzanti. Qualsiasi vita sul fondo dell'oceano dove non giungeva la luce del sole, doveva sgranocchiare materiale organico morto che cadeva nell'acqua e probabilmente non c'era abbastanza cibo per sostenere animali grandi e complessi. Il 15 febbraio 1977, un gruppo di ricerca statunitense lasciò cadere un veicolo a distanza nell'Oceano Pacifico a nord delle Isole Galapagos

Isole Galapagos

:cercavano punti in cui il calore proveniente dall'attività vulcanica filtrava dal fondo del mare. Il ROV

Il R O V

affondò oltre i 2500 metri, e venne usata la sua fotocamera e il sensore di temperatura per cercare i camini d'aria caldi. La maggior parte delle immagini scattate dal ROV ha rivelato: flussi di lava sterile. E nello stesso punto in cui la temperatura saliva, apparve un denso grappolo di centinaia di vongole bianche e gusci di cozze marroni. Pochi giorni dopo, tre scienziati sono saliti su un sommergibile chiamato Alvin e si sono precipitati sul posto per verificarle quanto le immagini avevano rivelato. Videro vongole lunghe quasi mezzo metro, granchi bianchi, giganteschi vermi bianchi con cime rosso brillante e un polpo viola. A quelle profondità dove c’era un colore nero come la pece, nessuna di quelle creature avrebbe dovuto esservi. Come potrebbe un ecosistema così vibrante sopravvivere così lontano dalla luce del sole? Si è poi capito che esistono microbi che, invece di usare la luce per crescere, usano sostanze chimiche provenienti dalle rocce in corrispondenza delle aperture idrotermali, per un processo chiamato chemiosintesi. E altre creature possono mangiare quei microbi, riempiendo l'ecosistema.

"Quando sono state scoperti i camini d'aria idrotermali nel 1977,la scoperta ha fortemente rovesciato i valori fondanti della biologia , -dice Julie Huber, oceanografo che studia la vita dentro e sotto il fondo del mare (Woods Hole Oceanographic Institution-WHOI) a Cape Cod. "Si sapeva che gli organismi potevano vivere di energia chimica, ma non immaginavamo che potesse sostenere gli ecosistemi animali". La dottoressa Huber ed altri hanno continuato a studiare quei microbi che sgranocchiano le sostanze chimiche, scoprendo che una serie diversificata di microbi può essere davvero brava a guadagnarsi da vivere dove il sole non splende. Usano le sostanze chimiche a loro disposizione, anche in alcune delle prese d'aria più dure, conosciute come i fumaioli neri." Le possibilità sono molto più grandi di quanto probabilmente pensassimo che fossero solo 15 o più anni fa,- ha affermato la Huber- ed è davvero difficile prevedere ciò che potrebbe essere possibile a volte, perché non sappiamo davvero cosa ancora esiste”. La scoperta della vita nelle aperture idrotermali di acque profonde ha insegnato a mettere i discussione le ipotesi sulla biologia e ha generato eccitazione per la biologia delle acque profonde e della vita ai margini. “Questa è la nostra scienza e naturalmente la  nostra biologia ,- ha dichiarato Kevin Hand, astrobiologo (Jet Propulsion Laboratory_NASA _Pasadena_California). E non sappiamo ancora come la biologia funzioni oltre la Terra o come potrebbe funzionare?”

Vita di acque profonde nella Via Lattea?                                                                           Gli inviati robotici che circondano Giove e Saturno negli ultimi decenni hanno fatto scoperte sorprendenti che hanno affinato l'interesse degli astrobiologi per gli oceani della Terra. La luna di Giove Europa e la luna di Saturno Encelado hanno probabilmente vasti oceani di acqua liquida che scivolano sotto le loro croste ghiacciate. Kevin Hand chiama quella rivelazione "una delle scoperte più emozionanti e profonde che abbiamo fatto in circa mezzo secolo di esplorazione del nostro sistema solare".

Ma era la consapevolezza che i camini d'aria idrotermali potevano sostenere la vita dove il sole non brillava che ha ulteriormente suscitato l'interesse degli astrobiologi per quelle lune ghiacciate. La luce solare probabilmente non arriva al di sotto delle spesse lastre di ghiaccio che ricoprono le lune. Quindi, se gli ambienti sfiatati chimicamente ricchi esistessero su quei mondi oceanici alieni, potrebbero alimentare anche la vita in acque profonde. "La migliore possibilità che abbiamo di dimostrare se c'è vita oltre la Terra nella prossima generazione umana sarebbe andando ed esplorando il fondo oceanico di questi pianeti che sono proprio qui nel nostro sistema solare", afferma Chris German, oceanografo di acque profonde all'OMS, in prima linea nelle collaborazioni oceaniche con la NASA”. Gli astrobiologi mirano a mantenere una mente aperta quando cercano la vita extraterrestre, ma hanno ancora bisogno di alcuni parametri con cui lavorare. La vita sul nostro pianeta è composta dagli stessi elementi di base. Quindi, nel tentativo di definire una sorta di confine della biologia, molti astrobiologi si rivolgono agli ambienti più estremi della Terra.                                                                                                                                      La vita agli estremi                                                                                                  Benvenuti nella zona hadal (adale): la parte più profonda dell'oceano. È costituito da trincee e depressioni, si estende per 6 km a 10 km sotto la superficie e prende il nome da Ade, il dio greco degli inferi. "La zona hadal ci offre modi per esaminare i confini degli adattamenti, -afferma Tim Shank, biologo di acque profonde dell'OMS, ponendosi un paio di domande: quali sono i confini del pesce in grado di vivere da qualche parte? quali sono i confini dei gamberi? ” Lì, si pensa ancora che l'unica fonte di cibo sia i detriti che piovono dall'alto. Ma nelle zone in cui si raccoglie il materiale morto, c'è molto di più dei microbi. Molti animali si sono sviluppati. E il cibo non è l'unico fattore limitante per la vita animale. Il peso di chilometri di acqua dovrebbe essere schiacciante. Gli animali dovrebbero lottare per diventare grandi. 

Qui Kevin Shank solleva un vaso con quella che sembra una pulce più lunga di quasi mezzo metro. Alicella gigantea è il più grande anfipode mai scoperto - e vive nelle trincee oceaniche profonde.                                                                                                                   Come possono gli animali sopravvivere a una tale schiacciante pressione? La pressione sembra essere un limite chiave per un po’ di vita. Shank e suoi colleghi suggeriscono che gli animali con spine non possono andare più in profondità di 8.200 metri. Eppure, quegli anfipodi giganti e altre creature con esoscheletri sembrano andare meglio in profondità. Stabilire limiti di pressione per le creature sulla Terra potrebbe aiutare notevolmente gli astrobiologi a sapere dove guardare in altri mondi oceanici. La pressione sembra essere un fattore limitante per gli organismi pluricellulari, come piante e animali. Sono stati trovati microbi praticamente ovunque, anche negli ambienti più estremi. Questo è ciò che dicono gli astrobiologi che molto probabilmente troveranno anche nello spazio. Tuttavia, ci sono molti altri ambienti di acque profonde per superare i confini della vita. Sotto le onde ci sono trincee, canyon, pianure, monti marini, margini continentali, camini d'aria idrotermali, vulcani, fughe di metano e creste oceaniche che corrono come catene montuose attraverso l'oceano. "Sono diversi, - afferma il dott. Levin quanto se pensassi a foreste, deserti, praterie e catene montuose sulla terra". E, dato quanto sia difficile per gli umani esplorare quelle profondità, probabilmente c'è ancora molto altro da scoprire. La vita è già stata trovata in ambienti estremamente difficili come fughe di metano e zone a basso contenuto di ossigeno. "Continuiamo a scoprire nuovi modi, - ha poi concluso-di vivere nell'oceano, nuove forme di vita e nuove capacità microbiche che nessuno conosceva".

Una nuova lente per osservare la vita in ambienti profondi e anche nello spazio

La NASA ha annunciato che finanzierà un progetto interdisciplinare che Chris German ha ideato per anni: il progetto Exploring Ocean Worlds (ExOW). Kevin Hand e Julie Huber sono co-investigatori del progetto. Non guarderanno solo verso l'esterno: quell'esplorazione inizia sulla Terra e potrebbe darci una nuova lente sul nostro pianeta. Questa storia è la quarta puntata di "Sbirciando nel profondo", una serie in cinque parti sull'oceano. La prima parte si tuffa nella "zona del crepuscolo" dell’oceano, dove un nastro trasportatore di minuscole creature trasporta il carbonio su e giù per la colonna d'acqua ogni giorno. La parte 2 evidenzia la sorprendente scoperta di vibranti comunità di coralli che prosperano nelle profondità apparentemente inospitali. La parte 3 presenta una tecnologia emergente che consente ai ricercatori di esaminare le popolazioni ittiche utilizzando un piccolo campione di acqua. La parte 4, appena letta, esplora come le scoperte della vita nel mare profondo stanno informando la ricerca della vita altrove nell'universo. La parte 5 sarà un piacere uditivo con i misteriosi suoni del mare, dal grugnito eglefino al canto delle anguille da clown.