Hidrotermal Bacalar

Hidrotermal Bacalar

Dünya okyanuslarının ve denizlerinin karanlık sularının derinliklerinde, ana gezegenimizin yüzeyinde gördüğümüz hiçbir şeye benzemeyen ve çeşitli ekosistemleri destekleyen, köpüren bacalar vardır.

Dünya yüzeyinin altına doğru inerken magma olarak bilinen erimiş malzeme tabakasını buluruz. Bu kavurucu sıcak malzemeden gelen ısı, gezegenin üzerindeki katmanlarını etkileyerek yeraltı suyunu ısıtıyor. Dünyadaki denizlerin ve okyanusların derinlerindeki bazı yerlerde bu su kaçabilir ve hidrotermal bacalar dediğimiz şeyleri oluşturmak üzere çevredeki ortama yayılabiliyor.

NASA Astrobiology

Hidrotermal bacalar, jeotermal olarak ısıtılan suyun yerin derinliklerinden sızdığı karasal kaplıcalarla bazı benzerlikler taşıyor. Ancak hidrotermal bacalar su altında ve karanlıkta bulunur. Güneş ışığı yalnızca suda belli bir yere kadar gidebilir (elbette suyun ne kadar temiz olduğuna bağlı olarak) Kristal berraklığındaki suda ışık en fazla 1000 metre civarına ulaşabiliyor. Bu yaşam için önemlidir çünkü Dünya'daki yaşamın çoğu Güneş'ten gelen enerjiye bağımlıdır. Fotosentetik organizmalar (bitkiler gibi), yüzey biyosferi için besin zincirlerinin temeli olan molekülleri (şekerler ve karbonhidratlar gibi) üretmek için güneş ışığını kullanır. Hidrotermal bacaların etrafındaki yaşam ise bambaşka.^[5] Hidrotermal bacalardan fışkıran sıcak sular, kemosentetik organizmaların enerji kaynağı olarak kullanabileceği kimyasal maddeler açısından zengindir. Kimyasallar insanlar için toksik olabilir ancak havalandırma deliklerindeki kemosentetik mikroorganizmalar kimyasalları enerjiye dönüştürebilmektedir. Bu kemosentez süreci, sonuçta hidrotermal menfezlerin etrafındaki tüm ekosistemlere güç veren şeydir.

Bu okyanus vahalarındaki besin zinciri, bakteriler tarafından gerçekleştirilen, kemosentez adı verilen temel bir sürece dayanır. Bu, bitkilerin karada kullandığı fotosenteze benzer, ancak bakteriler Güneş'ten gelen ışık enerjisini kullanmak yerine havalandırma sıvısından çekilen kimyasalları kullanır. Hidrotermal Bacaları ilk kez 1977'de keşfedilmesinden bu yana, bilim adamları buralarda yaşayan 300'den fazla hayvan türünü tespit etti. Bunların yüzde doksan beşi havalandırma ortamına özgüdür ve dolayısıyla daha önce bilinmiyordu. Bazıları tüp solucanları gibi başka hiçbir şeyle yakından ilişkili değildir. Havalandırma hayvanları neden başka yerlerdekilerden bu kadar farklı? Bu yaratıklar muhtemelen uzak geçmişte farklı evrimsel yollar izlediler. Hidrotermal Bacaların çevresinde yaşayan canlı topluluğunun çok eski olduğu düşünülmektedir ve milyonlarca yıl boyunca çok az gelişmişlerdir.

Yaşanabilirliğe İlişkin Değişen Görüşler

İlk hidrotermal baca, 1977 yılında, bir araştırmacı ekibinin Galapagos Rift olarak bilinen okyanus ortası sırtı çevresinde su sıcaklığındaki ani yükselişleri takip etmesiyle keşfedildi. Su altına bir kamera gönderdiler ve 35 milimetrelik film üzerine ilgi çekici fotoğraflar çektiler. Ertesi gün robotik dalgıç Alvin konuşlandırıldı ve daha önce hiç görülmemiş bir ekosistemin olağanüstü görüntülerini sağladı. 1977 yılına kadar bilim insanları Dünya üzerindeki tüm yaşamın enerji açısından bir şekilde güneş ışığına bağımlı olduğuna inanıyorlardı. Bitkiler gibi organizmalar enerji için güneş ışığını kullanır ve bu enerji, bitkiler yenildiğinde insanlar gibi diğer organizmalara aktarılır. Hidrotermal bacaların keşfi, yaşamın Güneş'ten bağımsız olarak gelişebileceğini gösterdi. Aniden bilim insanları, Jüpiter'in uydusu Europa veya Satürn'ün uydusu Enceladus gibi dış Güneş Sistemi'ndeki okyanus dünyalarında yaşamın nasıl hayatta kalabileceğine dair Dünya'dan bir örnek buldular.^[6] Bu uyduların buzlu yüzeylerinin altında karanlık, sıvı su okyanuslarını barındırdığı düşünülüyor. Hidrotermal bacalar mevcutsa, bu okyanuslar yaşam için uygun olabilir.

1977'deki keşiften bu yana, çok sayıda hidrotermal baca (diğer benzersiz deniz tabanı ortamlarıyla birlikte) belgelendi. Hawaii'den Japonya'ya ve Akdeniz'e kadar volkanik aktiviteye sahip alanlar, hidrotermal bacaların tanımlanması için 'sıcak noktalar' olmuştur.

Hidrotermal bacalar, çeşitli nedenlerden dolayı yaşam için 'ekstrem' habitatlar olarak kabul edilir. Bazı havalandırma yerleri suyun çok altında olduğundan basınç aşırı yüksek olabilir. İnsan dalgıçlar büyük derinliklere yüzerken son derece dikkatli olmaları gerekir çünkü yüksek basınçlar yaşamı tehdit eden sonuçlara yol açabilir. Hidrotermal derinliklerdeki organizmalar, yüksek basınçların fiziksel stresine dayanacak şekilde uyarlanmalıdır. Bunu yapabilen organizmalara barofiller denir. Hidrotermak bacalardaki bazı barofilik mikroorganizmalar, kendilerini ezilme basıncından korumaya yardımcı olan mumsu bir katmana sahiptir.

Hidrotermal bacalardaki malzeme son derece sıcak olabilir ve ısıya dayanabilen termofilik mikroorganizmalar için nişler oluşturabilir. Hidrotermal bacaların sıcak sıvısı ile onu çevreleyen soğuk su arasında bir eğim vardır ve bu sıcaklık eğimi boyunca, hidrotermal havalandırma ortamlarında besin zincirinin temelini oluşturan ısıyı seven mikroorganizmaları bulursunuz.

Hidrotermal Bacaların Kökeni

Bazı astrobiyologlar, Dünya'nın ilk okyanuslarındaki hidrotermal bacaların, gezegenimizdeki yaşamın kökeninde ve evriminde önemli olabileceğine inanıyor. Hidrotermal bacaların benzersiz ortamı, Dünya'daki ilk canlı hücrelerin oluşumunda rol oynamış olabilecek molekülleri üretebilen bazı doğal kimyasal reaksiyonlara olanak tanır. Örneğin, çalışmalar alkali hidrotermal bacaların çevresinde metal hidritler olarak bilinen mineralleri tespit etmiştir. Bu mineraller, küçük organik bileşikler oluşturan reaksiyonlar için katalizör görevi görebilir.

Yellowstone National Park

Astrobiyologların dünya çapında hidrotermal menfezleri bulabilecekleri bazı ilginç yerler şunlardır:

Orta Cayman Yükselişi

Orta Cayman Yayılma Merkezi, yavaş yayılan bir okyanus ortası sırtıdır ve Karayip Denizi'nde bulunur. Hidrotermal menfezler, Dünya'nın iki tektonik plakasının birbirinden ayrıldığı sırtın yaklaşık 110 kilometrelik uzunluğu boyunca yer alıyor.

Helenik Volkanik Yay

Helenik Yay, Akdeniz'in Avrupa ile Asya arasında bir dolgusu olan Ege Denizi'nde bulunur. Helenik Yay, Afrika Plakasının Ege Denizi plakasının altına daldığı bir dalma-batma bölgesidir.

Gakkel Sırtı

Gakkel Sırtı, Kuzey Amerika Plakası ile Avrasya Plakası arasında oluşan, yavaş yayılan bir başka okyanus ortası sırtıdır. Bu sırt, Dünya'nın en az keşfedilen okyanuslarından biri olan Arktik Okyanusu'nda yer almaktadır. Gakkel Sırtı'ndaki yerlerden biri, Grönland'ın kuzeyinde bulunan Aurora hidrotermal baca alanıdır. Aurora Alanı, Dünya'nın kuzey kutbuna şimdiye kadar belgelenen diğer hidrotermal havalandırma alanlarından daha yakın.

Juan De Fuca Sırtı

Juan De Fuca Sırtı, Dünya'nın iki tektonik plakasının birbirinden ayrıldığı okyanus ortası yayılma merkezlerinin bir başka örneğidir. Yaklaşık 480 km uzunluğundaki sırt, Kuzey Amerika'nın Pasifik Kuzeybatı bölgesinin kıyısındaki Pasifik Okyanusunda bulunur.