Mélyvízi füstölgők

A tűz és a víz kizárják egymást, ezért ha valamit mégis füstölni látunk a vízben, az felvet néhány kérdést. Hol láthatunk egyáltalán ilyesmit? Egyedül a mélytengereknek azon a részén, ahol a közelben vulkán található. Csak itt jöhetnek létre azok a különleges kémiai jelenségek, amelyeknek a vulkánkitörésekből eredő hőhatások és a hideg tengervíz találkozása a háttere.

Az egyik savas, a másik lúgos

Amikor a vulkáni eredetű forró víz – amely több száz atm nyomású és 300 ºC-nál magasabb hőmérsékletű is lehet – hirtelen belövell a hidegebb tengerbe, a vízben oldott oxigén közreműködésével többféle kémiai anyag is felszabadul. Ilyenkor a legnagyobb mennyiségben vas-szulfid válik ki.

A fekete füstölgőnek nevezett jelenség egy víz alatti gejzír, amelyet a forró víz feltörése során keletkezett szulfidok festenek sötétre vagy éppen színpompásra. (Fotó: P. Rona, OAR, National Undersea Research Program, NOAA)

A szulfidok fémek kénnel alkotott vegyületei, amelyek sok szempontból hasonlítanak az oxidokhoz. Ezek közt vannak sószerűek és vízben oldhatók: ilyen például a nátrium-szulfid (Na₂S), és vízben oldhatatlanok, mint például a cink-szulfid (ZnS). A kellemetlen szagú kén-hidrogén (H₂S) is ide tartozik. Sok fémszulfid félfémes külsejű, ilyen például az ólom-szulfid (PbS) és a vas-szulfid (ásványként pirit: FeS₂).  (A szulfidok nem tévesztendők össze a szulfitokkal, amelyek a természetes kén egyfajta formái, és amelyekkel például az élelmiszeriparban akadályozzák meg az élelmiszerek és a borok minőségromlását.) És mivel a vas-szulfid sötét felhőket alkot a megjelenésekor, ezt látjuk füstnek. A képződmény pedig a sötét színe miatt kapta a fekete füstölgő nevet.

A forrás felett a 300-400 Celsius-fokon kiváló anyagok ezután már a víz felhajtó-erejének engedelmeskednek, és kürtő formájú, felszálló alakzattá rendeződnek. Ezek a kürtők akár több méter magasak is lehetnek, és valóságos hőközpontokat hozhatnak létre egy-egy forrás felett. Az eddig megfigyelt, legnagyobb fekete füstölgő 150 méter átmérőjű és 50 méter magas volt. A füstölgők naponta több centimétert is növekedhetnek, és némelyik fekete füstölgő akár 100 ezer évig aktív maradhat.

Mivel ilyen nagy mélységekbe csak speciális tengeralattjárókkal lehet lejutni, ezekről a füstölgőkről a tudósoknak 1977-ig csak sejtéseik lehettek. Ekkor azonban a Csendes-óceánban lejutott egy tengeralattjáró a mélységbe, és felfedezte az első fekete füstölgőt, egyszersmind azt a sajátos élővilágot is, amely ennek kürtője körül alakult ki a savas kémhatású vízben, többnyire addig ismeretlen élőlényekkel. Mint később kiderült, a füstölgőkből nem csupán fekete létezik, hanem olyan is, amely ugyan szintén a vulkáni utóhatások következménye, de amelyben eltérő folyamatok zajlanak le. Ez az olyan helyeken tapasztalható, ahol a föld mélyéből kilökődő víz jóval hidegebb, mint a fekete füstölgőknél: rendszerint nem haladja meg a 90 Celsius-fokot. Először 2000-ben találtak ilyen füstölgőket, a Bermuda- és a Kanári-szigetek között húzódó Atlanti-fenékhegy feltérképezése közben. Ezeket az eltérő látványuk alapján fehér füstölgőknek nevezték el, annak ellenére, hogy a színeltérésük miatt ezek nem is látszanak füstölgőknek. Ugyanakkor annyiban hasonlítanak a feketékhez, hogy a megjelenésük szintén ásványok kiválásával jár, és a körülöttük lévő területen ugyancsak jellegzetesen eltérő élővilág alakul ki. A fehér füstölgők a feketéknél jóval magasabb tornyokat alkotnak, amelyek akár egy húszemeletes ház magasságát is meghaladhatják.

Mi a különbség a kétféle füstölgőt körülvevő életközösségek között?

A fekete füstölőknél jellemzően a tápláléklánc alján álló, egyszerű, a szélsőséges életkörülményeket kedvelő élőlényeket találtak, köztük számtalan baktériumot.  Ezek mellé puhatestűek, csigák, csőférgek, kagylók és rákok társultak a jellemzően savas kémhatású vízben. Ezek az élőlények jól bírják a meleg és savas környezetet, amelyre a mérgező gázok és nehézfémek jelenléte, valamint a hatalmas hidrosztatikus nyomás is jellemző. A kissé távolabbi vizekben pedig az ezekkel táplálkozó angolnák élnek.

A Mi MICSODA Halak című könyvben láthatod ezt a képet egy különleges mélyvízi élőlényről. A pelikánangolna zsákszerű garatjának köszönhetően egy nála jóval nagyobb zsákmányt is képes bekapni. (Fotó: Minden Pictures, mauritius images)

A fehér füstölgők életközössége jóval egyszerűbb ennél. Itt elsősorban olyan primitív élőlények fordulnak elő, amelyek energiaszükséglete független a fénytől. Baktériumok, amelyek hidrogénből és szén-dioxidból metánt állítanak elő. Ez az egyszerűség néhány kutatónak azt sugalmazta, hogy ezekben a képződményekben esetleg a földi élet kialakulásának modell értékű laboratóriumát is megtalálták. Többen úgy gondolják, hogy az élet első formái a mélytengeri vulkáni tevékenységek nyomán alakultak ki. A kutatások szerint a füstölgőknél zajló geokémiai folyamatok miatt a víz különösen gazdag oldott redukáló gázokban (például hidrogénben, metánban és szulfidokban), amelyek jelenléte pedig valószínűleg perdöntő volt az élet létrejöttében. Vagyis az itteni körülmények tanulmányozása közelebb viheti a tudományt a kezdeti folyamatok titkaihoz. Ennek némileg ellentmond, hogy még a fekete füstölgőkben élő egysejtű szervezeteknek is szükségük van oxigénre, ami pedig a földtörténet korai szakaszában szabad formájában sem a levegőben, sem a vízben nem volt jelen. Ez a tény pedig kizárja, hogy ezek a lények abban a korszakban keletkezhettek.

Lévai Júlia

A tenger mélyéről és az ott élőkről még többet olvashatsz a Mi MICSODA Halak – Víz alatti csodavilág és a Mi MICSODA Óceánok mélye – Élet az örök sötétség birodalmában című könyvekben.