Merenpohjan salaisuudet paljastuvat

VOIDAKSEMME ymmärtää Alvinin tutkijoiden näkemien asioiden merkityksen, tarvitsemme hieman taustatietoa maapallon rakenteesta. Jalkojemme alla olevan maan ymmärretään koostuvan kovasta kivikehästä (litosfääristä), joka lepää hitaasti liikkuvan, sulan kiviaineksen päällä. Tuon kovan ulkokehän paksuus on ilmeisesti keskimäärin sata kilometriä, ja se muodostaa vain noin 0,6 prosenttia planeettamme tilavuudesta. Kivikehän uloimman kuoren paksuus vaihtelee siten, että se on paksuimmillaan mannerten alla mutta valtamerten keskiselänteiden kohdalla se saattaa olla vain kuuden kilometrin syvyinen.

Tämä kova ulkokuori ei myöskään ole yhtenäinen niin kuin ehjän kananmunan kuori. Se on sen sijaan ilmeisesti jakaantunut muutamiin suuriin ja tukeviin sekä useisiin pienempiin laattoihin, joista muodostuvat mantereet ja valtamerien altaat. Laatat liikkuvat toisiinsa nähden. Erkaantumiskohdissa ne ohenevat ja synnyttävät valtamerien keskiselänteiden halkeamat. Liikkumisnopeus koko maapallolla on keskimäärin kolmisen senttimetriä vuodessa.

Laattatektoniikkateorian mukaan laattojen loitotessa selänteiden kohdalla toisistaan pääsee maankuoren alapuolella olevasta vaipasta nousemaan kuumaa kivimassaa ylös. Siitä tulee uutta kuorta merenpohjaan laattojen rajakohtaan, mutta laatat eivät kuitenkaan  sulaudu yhteen. Ne jatkavat erkaantumistaan, mikä saa halkeaman muistuttamaan valtavaa haavaa, joka ei koskaan umpeudu.

Samalla kun laattaan liittyy keskiselänteiden kohdalla uusia kerroksia, sen reuna toisessa päässä työntyy hitaasti naapurilaatan alle ja painuu alapuolella olevaan kuumaan vaippaan, johon se vähitellen sulautuu. Tällaisia alueita kutsutaan vajoamisvyöhykkeiksi. Niiden kohdalla on joitakin maailman syvimpiä hautoja. Esimerkiksi Guamin edustalla Tyynessämeressä oleva Mariaanien hauta on noin 11000 metriä syvä. Jos Mount Everest, mantereiden korkein vuori, upotettaisiin tähän hautaan, sen huippu jäisi vielä 2000 metrin päähän merenpinnasta!

Keidas – täynnä myrkyllisiä aineita!

Maapallon ympäri jonona kiertävissä valtamerien keskiselänteissä esiintyy niiden suuren epävakauden ja tuliperäisyyden vuoksi paljon laavavirtoja ja hydrotermisiä lähteitä. Näiden kautta maan sisuksista purkautuu myrkyllistä, äärimmäisen kuumaa vettä, johon on liuennut mineraaleja. Hämmästyttävää kyllä, tämä luotaantyöntävä maailma, jossa painekin on muutamia satoja kertoja suurempi kuin merenpinnalla, ei kuitenkaan karkota elämää vaan vetää sitä puoleensa – vieläpä runsain määrin! Lähteillä elää satoja lajeja, muun muassa bakteereja, jättisimpukoita, jotka saattavat olla noin kolmenkymmenen senttimetrin pituisia, ja kaikista eriskummallisimpina parin metrin korkuisia  putkimatoja, jotka tiheänä viidakkona kiinnittyvät lujasti merenpohjaan ja joissa on tulipunaiset, sulkamaiset kärjet.

Kun näiden keitaiden eliöitä nostetaan veden pintaan, ne haisevat pahalta kuin pilaantuneet kananmunat. Lemu ei johdu mädäntymisestä, vaan rikkivedystä, pahanhajuisesta ja erittäin myrkyllisestä aineesta, jota lähteissä on paljon. Vesi on niissä myös hyvin hapokasta ja sisältää monia metalleja, kuten kuparia, magnesiumia, rautaa ja sinkkiä. Mutta sen sijaan että putkimadot ja muut eliöt vain jotenkuten selviäisivät tässä ympäristössä – jota on verrattu myrkylliseen kaatopaikkaan – ne suorastaan kukoistavat! Miten se on mahdollista? Tutustutaanpa tuohon putkimatoon lähemmin, niin ymmärrämme.

Elävä arvoitus

Kun biologit tutkivat putkimatoja, ne osoittautuivat eläväksi arvoitukseksi. Niillä ei ollut suuta eikä ruoansulatuskanavaa, joten heräsi kysymys, miten ne söivät ja sulattivat ravintonsa. Sitten tehtiin hätkähdyttävä havainto: madoilla oli punaista verta – ei veren tapaista nestettä vaan todellista, runsaasti hemoglobiinia sisältävää verta – joka kiersi niiden ruumiissa ja sulkamaisessa kärjessä.

Arvoitus syveni entisestään, kun biologit avasivat putkimadon velton pussin. Kudoksista löytyi bakteerikasvusto, jossa oli kymmenen miljardia bakteeria grammassa kudosta! Muuan biologian opiskelija oletti vuonna 1980, että putkimato elää symbioosissa (kahden lajin yhteiselämä, josta molemmat hyötyvät). Tutkimukset vahvistivat hänen oletuksensa osoittamalla, että putkimato isäntäeliönä ruokkii bakteereja ja bakteerit puolestaan ruokkivat matoa.

Putkimadon sulkamaiset kärjet keräävät kidusten tavoin happea, hiiltä ja muita aineksia, joita bakteerit tarvitsevat tuottaakseen ravintoa. Kärkiosat eivät ole suoraan polttavan kuumassa lähdevedessä – se merkitsisi itsemurhaa – vaan lähellä aluetta, jolla lähes nolla-asteinen merivesi ja kuuman lähteen vesi sekoittuvat. Ravinnon tuottamiseen tarvitaan tietysti energiaa. Maan pinnalla ja meren ylemmissä kerroksissa energia tulee auringonvalosta, joka saa kasvillisuuden kasvamaan. Mutta auringonvalo ei pääse lähellekään putkimadon syviä asuinsijoja.

Energiaa maapallon sisuksista

Luoja on nerokkaasti tehnyt sellaisen järjestelyn, että tarvittava energia saadaan maan sisuksista purkausaukkojen kautta tuosta edellä mainitusta epämiellyttävän hajuisesta yhdisteestä, rikkivedystä. Se toimii eliöyhteisön ”auringonvalona”, jonka turvin bakteerit valmistavat ravintoa. Bakteerit puolestaan hoitavat ”kasvien” virkaa, sillä ne ovat tämän eliöyhteisön ravintoketjun alkuna. *

Jotta kaikki bakteerien tarvitsemat kemialliset aineet saataisiin sidottua, putkimadon veren hemoglobiinimolekyylit ovat 30 kertaa suurempia kuin ihmisen hemoglobiinimolekyylit. Seuraavaksi aineet kulkevat veren mukana nälkäisille bakteereille, jotka vuorostaan tuottavat ravintoa putkimadolle.

Elämää lähteillä – suoranainen eliötarha!

Yhdenkään tässä ympäristössä elävän eliön ei todellakaan tarvitse nähdä nälkää, sillä bakteerit muodostavat aukon ympärille lähes yhtenäisen maton, joka on paikoin jopa useita senttimetrejä paksu! Toisinaan niitä on lähteiden yläpuolelle syntyvissä lämpimissä pyörteissäkin suurina ryöppyinä, eräänlaisena elävänä liemenä. Jotkin eläimet elävät putkimatojen tavoin symbioosissa bakteerien kanssa, kun taas toiset ahmivat niitä suoraan suuhunsa. Kuumien lähteiden eliöyhteisöt ovat niin tuottoisia ja täynnä energiaa, että niitä on verrattu suolasoihin, trooppisiin sademetsiin ja matalien vesien koralliriuttoihin.

Lähteiden ympäristöstä on löydetty jo noin 300 uutta lajia. Joukossa on jättimäisiä valkoisia simpukoita (ikuisen yön  maailmassa väriaine ei ole tarpeen), mustekaloja ja ahneita valkoisia rapuja, jotka herkuttelevat putkimatojen sulkamaisilla kärjillä. Matojen turvana on nopea refleksi, joka vetää kärjen hetkessä putken suojaan.

Eliöyhteisön muita eläimiä ovat merilukit, etanat, katkaravut, maljakotilot, hankajalkaiset, ankeriaan tapaiset kalat jotka luikertelevat bakteerien ja rikin peittämillä pinnoilla, pienemmät putkimadot ja jotkin muut madot. Näitä ovat muun muassa eräät terhomadot, jotka näyttävät siltä kuin kiville olisi levitelty valkoista spagettia, sekä eräät Alvinella-suvun madot, jotka ovat siitä harvinaislaatuisia, että ne sietävät peräti 80 asteen kuumuutta. Tietysti myös bakteerit, jotka peittävät näitä matoja, kestävät korkeita lämpötiloja. *

Aavemainen valo!

Vuonna 1985 tutkijat havaitsivat yllätyksekseen purkausaukkojen lähellä katkarapuja, joilla oli kaksi silmän tapaista elintä ja niissä valoherkkiä aineita mutta ei linssejä. Luonnollisestikin ensimmäinen mieleen tullut kysymys oli, mitä nämä eläimet pystyivät näkemään säkkipimeässä maailmassa. Saadakseen sen selville tutkijat turvautuivat erittäin herkkään digitaalikameraan, jollaisilla kuvataan himmeitä tähtiä. He suuntasivat kameran purkausaukkoon päin, sammuttivat valot ja ottivat valokuvan.

Tulos häkellytti tutkijat. Kuvassa näkyi ”kiistatta dramaattinen, selvärajainen valonkajo” siinä, missä kuuma vesisuihku tuli ulos piipusta, kertoo tutkija Cindy Lee Van Dover. Hyödyntävätkö katkaravut tätä aavemaista valoa, joka on ihmissilmälle  näkymätön? Oli asia miten tahansa, hydrotermisten lähteiden kajon keksiminen ”synnyttää aivan uuden tutkimusalan”, lisää Van Dover.

Suurin ja pienin

Hiljattain havaittiin, että eräällä hyvin metaanipitoisella alueella merenpohjassa eli suurin bakteeri, minkä tiede tuntee. Nämä helminauhaa muistuttavat jättiläiset löydettiin vuonna 1997, ja ne ovat 100–200 kertaa pitempiä kuin keskikokoiset bakteerit. Ne ovat myös oikeita suursyömäreitä: niiden vanavedessä ei pohjaliejussa ole juuri jälkeäkään myrkyllisistä rikkiyhdisteistä, minkä ansiosta alue muuttuu turvalliseksi muille merieliöille.

Vesimassojen alapuolelta löytyi äskettäin myös maapallon kenties pienin eliö – tässä tapauksessa lähes viiden kilometrin syvyydestä merenpohjan alta! The New York Times -lehden raportin mukaan tämä Länsi-Australian rannikolla tehty löytö on ”niin eriskummallinen, että se on käynnistänyt kansainvälisen kuuman kiistan”. Ydinkysymyksenä on se, ovatko löydökset – joita sanotaan nanobeiksi, koska niitä mitataan nanometreissä eli metrin miljardisosissa – eläviä organismeja. Ne muistuttavat sieniä, ovat suurin piirtein virusten kokoisia, sisältävät DNA:ta ja näyttävät lisääntyvän nopeasti muodostaen tiheitä yhdyskuntia.

Elämänmuotoja löydetään nyt niin paljon, että monet tiedemiehet uskovat mikrobeja olevan maankuoren kätköissä kaikkiaan paljon enemmän kuin koko maan pinnalla! Havainnot  ovat mullistamassa tieteellistä ajattelua. Eräs tutkija sanoi: ”Muutaman viime vuoden aikana mikrobiologian dogmeja on saatu heittää romukoppaan. Tämä ala on löytänyt itsensä uudelleen. Se on olennaisilta osiltaan kokonaan uusi tieteenhaara.”

Lisäksi nämä todella merkitykselliset löydöt opettavat meille jotain, mikä ylittää tieteen rajat. Raamattu tavoittaa asian ytimen sanoessaan: ”Hänen [Jumalan] näkymättömät ominaisuutensa ovat selvästi nähtävissä maailman luomisesta lähtien, koska ne havaitaan siitä, mikä on tehty.” (Roomalaisille 1:20.) Jumala on esimerkiksi hyvin kiinnostunut puhtaudesta. Se käy ilmi siitä, miten bakteerit ja muut mereneliöt omalta osaltaan tekevät vaarattomiksi monia mahdollisesti myrkyllisiä aineita, jotka ovat peräisin maapallon sisäosista ja meren ylemmistä kerroksista laskeutuvista mädäntyvistä aineista. Jumala on selvästi kiinnostunut planeettamme ja sen kaikkien elollisten hyvinvoinnista. Seuraavasta kirjoituksesta näemme, että tämä Luojan ominaisuus takaa suurenmoisen tulevaisuuden kaikelle maanpäälliselle elämälle.

[Alaviitteet]

 [Tekstiruutu/Kuva s. 7]

Hydrotermiset lähteet

Valtamerien tuliperäisillä keskiselänteillä merivettä pääsee valumaan maankuoren rakosista alas polttavan kuumille alueille. Tällöin vesi ylikuumenee ja reagoi kiviaineksen kanssa ja siihen liukenee kemiallisia aineita. Siitä tulee myös kelluvampaa, joten se nousee ylös merenpohjaan ja muodostaa hydrotermisen lähteen, geysirin. Erään teoksen mukaan tällaiset lähteet ovat ”täysin maanpäällisten kuumien lähteiden vertaisia voimakkuudessa ja näyttävyydessä”.

Näiden merenpohjan lähteiden lämpötila voi nousta lähelle 400:aa astetta, mikä on kuumempaa kuin sula lyijy! Yläpuolella olevan kilometrien paksuisen vesimassan synnyttämä paine estää kuitenkin tätä ylikuumennutta liuosta höyrystymästä. On hämmästyttävää, että jo parin senttimetrin päässä kuumasta suihkusta on ympäröivän meren lämpötila tavallisesti vain muutaman asteen jäätymispisteen yläpuolella. Nopeasti jäähtyvistä lähteistä irtoavat mineraalit laskeutuvat merenpohjaan ja muodostavat siihen kumpuja ja piippuja, jotka voivat olla yhdeksän metrin korkuisia. Erään piipun mitattiin olevan 45 metriä korkea ja halkaisijaltaan 10 metriä leveä, ja se kasvoi edelleen!

Purkausaukot voivat avautua ja sulkeutua milloin tahansa, joten elämä niiden ympärillä on epävarmaa. Jotkin eliöt voivat kuitenkin selviytyä muuttamalla toisille lähteille.

[Lähdemerkintä]

P. Rona/OAR/National Undersea Research Program

[Tekstiruutu/Kuva s. 10]

Palavaa jäätä!

Pohjois-Amerikan rannikolla 1970-luvulta lähtien työskennelleet tiedemiehet löysivät merenpohjasta erikoista ainetta nimeltä metaanihydraatti, joka on jäätyneen veden ja herkästi syttyvän metaanikaasun muodostama yhdiste. Metaania luovuttavat pohjaliejun mikrobit, jotka syövät meren ylemmistä kerroksista pohjaan leijuvaa orgaanista ainetta. Metaani yhtyy lähes jäätymispisteessä olevaan veteen, jolloin muodostuu metaanihydraattikiteitä. Ne ovat kuin pieniä jäähäkkejä, joiden sisällä on metaania. Kiteitä muodostuu ainoastaan vedestä, jonka lämpötila on juuri jäätymispisteen yläpuolella, ja vähintään 500 metrin syvyydessä. Näillä ehdoilla kiteet kasvavat ja muodostavat poreilevaa, lumen tapaista ainetta. Kun pintaan nostettu metaanihydraattimöykky sytytetään, se palaa punertavalla liekillä. Lopuksi jäljelle jää vain vesilätäkkö.

Metaanihydraatissa on paljon energiaa. Tiedemiesten arvioiden mukaan esiintymissä on kaikkiaan noin kaksi kertaa enemmän energiaa kuin kaikissa muissa fossiilisissa polttoaineissa yhteensä! (Näihin kuuluvat hiili, öljy ja maakaasu, jossa metaani myöskin on tärkeä ainesosa.) Toistaiseksi tätä huomattavaa energianlähdettä ei kuitenkaan ole voitu hyödyntää, koska se hajoaa helposti, jos se siirretään pois alkuperäisestä ympäristöstään.

Myös metaanihydraattiesiintymissä on lähteitä ja piippumaisia muodostumia, mutta aukoista suihkuava neste on kylmää, toisin kuin valtamerien keskisyvänteiden kuumissa lähteissä. Niistä purkautuvat myrkylliset metaani-, rikkivety- ja ammoniakkipilvet ruokkivat kuitenkin kukoistavia eliöyhteisöjä, joissa elää putkimatoja, simpukoita, kemiallisia aineita syöviä bakteereja ja lukuisia muita eliöitä. Metaania syövät bakteerit tuottavat kemiallista jätettä, josta syntyy kalkkikiveä – samaa vaaratonta ainetta, josta korallit muodostuvat. *

[Alaviite]

[Kaavio/Kuva s. 4, 5]

(Ks. painettu julkaisu)

Maankuori

Vaippa (osittain sulaa ainesta)

Hauta

Vajoamisvyöhyke

Mannerlaatta

Halkeama

Halkeamia syntyy kohtiin, joissa laatat erkaantuvat toisistaan

[Kuva]

Valtamerien keskiselänteet kiertävät maapallon ympäri kuin tennispallon sauma

[Lähdemerkintä]

NOAA/Department of Commerce

[Kartta s. 7]

(Ks. painettu julkaisu)

Suuria valtamerien selänteitä ja hautoja

1. Mariaanien hauta

2. Itä-Tyynenmeren selänne

3. Galápagoksen vajoama

4. Atlantin keskiselänne

[Lähdemerkintä]

NOAA/Department of Commerce

[Kuva s. 8]

Simpukoita

Simpukoita on 800 metrin syvyydessä Green Canyonissa Meksikonlahdessa

[Lähdemerkintä]

J. Brooks/OAR/National Undersea Research Program

 [Kuva s. 8, 9]

Putkimatoja

Kevyissä, sulkamaisissa kärjissä on erittäin hemoglobiinipitoista verta

[Lähdemerkintä]

OAR/National Undersea Research Program

[Kuva s. 9]

Rapuja

Näillä eläimillä on tapana herkutella putkimadoilla

[Lähdemerkintä]

I. MacDonald/OAR/National Undersea Research Program

[Kuva s. 9]

Jättisimpukoita

Näitä ehkä noin 30 senttimetrin pituisia eläimiä on vajaan kolmen kilometrin syvyydessä

[Lähdemerkintä]

A. Malahoff/OAR/National Undersea Research Program

[Kuva s. 9]

Vedestä nostettuja simpukoita

[Lähdemerkintä]

William R. Normark, USGS

[Kuva s. 9]

Katkarapuja

Joillakin katkaravuilla on kaksi silmän tapaista elintä. Mutta mitä ne voivat nähdä säkkipimeässä?

[Lähdemerkintä]

EMORY KRISTOF/NGS Image Collection

[Kuva s. 11]

Nanobeja

Maapallon pienimpiä eliöitä?

[Lähdemerkintä]

Dr. Philippa J. R. Uwins/University of Queensland