Il fondo oceanico rivela i suoi segreti

PER capire quello che hanno visto i ricercatori a bordo dell’Alvin dobbiamo avere un’idea di com’è fatta la terra. Secondo gli studiosi il suolo sotto i nostri piedi è formato da uno strato rigido (la litosfera) che poggia su una massa di roccia fusa in lento movimento. A quanto pare, questo strato rigido esterno ha uno spessore medio di circa 100 chilometri e rappresenta solo lo 0,6 per cento del volume del pianeta. La sua parte più esterna, la crosta, non è omogenea: sotto i continenti è più spessa, mentre sotto le dorsali oceaniche lo spessore si riduce a soli 6 chilometri.

Inoltre, questo guscio esterno solido non è un pezzo unico, come il guscio di un uovo. Al contrario, sembra frammentato in alcune “placche” o “zolle” principali e varie placche più piccole. Queste formano i continenti e i bacini oceanici. Le placche litosferiche si muovono l’una rispetto all’altra. Laddove tendono a separarsi, si assottigliano e formano le fosse tettoniche delle dorsali oceaniche. La velocità media con cui si muovono è di circa 3 centimetri l’anno.

Secondo la teoria della tettonica a zolle, man mano che le zolle si separano lungo le dorsali oceaniche permettono la risalita di roccia fusa dal mantello, la regione che si trova sotto la crosta terrestre. Questo materiale caldissimo forma nuova crosta lungo la fossa tettonica che separa le due zolle, senza però che le zolle si saldino assieme. Al contrario, esse continuano  a separarsi, per cui la fossa tettonica è un po’ come una colossale ferita che non si rimargina mai.

Mentre a ogni zolla terrestre si aggiunge nuovo materiale in corrispondenza delle dorsali oceaniche, all’altra estremità essa scivola lentamente sotto la zolla vicina e scende nel mantello caldo sottostante, dove viene assimilata. La regione in cui la zolla sprofonda si chiama “zona di subduzione”. Tra le zone di subduzione vi sono alcune delle fosse più profonde del mondo. Nell’Oceano Pacifico, ad esempio, la Fossa delle Marianne, al largo di Guam, è profonda più di 11.000 metri. Se l’Everest, la più alta montagna emersa, venisse messo in questa fossa, la sua cima rimarrebbe ancora 2.000 metri sotto il livello del mare!

Un’oasi fatta di sostanze tossiche

A motivo della loro natura estremamente instabile e vulcanica, le dorsali oceaniche che solcano la superficie del nostro pianeta sono ricche di flussi di lava e sorgenti idrotermali. Queste ultime emettono una miscela tossica e surriscaldata di acqua e minerali disciolti proveniente dalle viscere della terra. Eppure, per quanto incredibile possa sembrare, questo ambiente ostile, dove tra l’altro la pressione è centinaia di volte superiore a quella che esiste al livello del mare, non respinge la vita, ma al contrario la attira, e anche in abbondanza! Tra le centinaia di specie che vivono in questo ambiente ci sono batteri, enormi molluschi bivalvi lunghi una trentina di centimetri e, meraviglia delle meraviglie, boschetti di vermi tubicoli, ovvero  vermi che vivono in tubi saldamente ancorati al fondo marino e alti quasi due metri, dai quali fuoriesce una specie di pennacchio rosso vivo.

Se vengono portati in superficie, gli abitanti di queste sorgenti idrotermali puzzano di uova marce! La puzza non è dovuta alla decomposizione dei tessuti, ma all’acido solfidrico: una sostanza maleodorante e molto velenosa che abbonda nelle sorgenti idrotermali. L’acqua di queste sorgenti è anche molto acida e ricca di metalli, tra cui rame, magnesio, ferro e zinco. Ma anziché sopravvivere a stento in questo ambiente, che è stato paragonato a una discarica di rifiuti tossici, i vermi tubicoli e altre creature vi prosperano! Come è possibile? Per capirlo, esaminiamo più da vicino questi vermi.

Un enigma vivente

Quando i biologi esaminarono i vermi tubicoli, si trovarono davanti a un enigma vivente. Questi animali erano privi di bocca e di apparato digerente. Come facevano, dunque, a mangiare e ad assimilare il cibo? Fu fatta poi una scoperta sbalorditiva: Nel corpo dei vermi e nei loro pennacchi circolava sangue rosso! Non un fluido analogo al sangue, ma vero e proprio sangue ricco di emoglobina.

Il mistero si fece ancor più fitto quando i biologi aprirono il sacco flaccido del corpo di questi vermi. I tessuti contenevano una coltura batterica composta da circa 10 miliardi di batteri per ogni grammo di tessuto! Nel 1980 una studentessa di biologia ipotizzò che i vermi tubicoli vivessero grazie a una simbiosi (un’associazione di organismi di specie diverse che collaborano per il mutuo beneficio). Le ricerche confermarono questa ipotesi indicando che il verme tubicolo, in qualità di ospite, nutre i batteri, e questi a loro volta nutrono il verme.

I pennacchi del verme, a mo’ di branchie, raccolgono gli ingredienti, come ossigeno e carbonio, di cui hanno bisogno i batteri per produrre il cibo. Essi non ondeggiano nell’acqua surriscaldata che esce dalle sorgenti idrotermali — sarebbe un suicidio — bensì vicino a dove questa si mischia con la gelida acqua marina. Naturalmente, per produrre cibo ci vuole energia. Sulla superficie terrestre e negli strati superiori degli oceani è la luce solare a provvedere l’energia necessaria alla produzione alimentare facendo crescere le piante. Ma negli abissi in cui vivono i vermi tubicoli la luce del sole non penetra nemmeno in minima parte.

Energia dalle viscere della terra

Ingegnosamente, il Creatore ha fatto sì che l’energia necessaria provenga dalle viscere della terra attraverso le sorgenti idrotermali e quel composto maleodorante che è l’acido solfidrico. Quest’ultimo, in qualità di “luce solare” della colonia che abita queste sorgenti, provvede ai batteri l’energia necessaria per sintetizzare il cibo. Da parte loro, i batteri fanno la parte delle “piante”, essendo alla base della catena alimentare. *

Per poter catturare tutte le sostanze chimiche di cui hanno bisogno i batteri, il sangue dei vermi tubicoli è composto da molecole di emoglobina 30 volte più grosse di quelle presenti nel sangue umano. Il sangue trasporta queste sostanze chimiche ai batteri affamati i quali, a loro volta, producono cibo per il verme.

Le sorgenti idrotermali pullulano di organismi viventi

In effetti nessuna delle creature che popolano le sorgenti idrotermali dovrebbe soffrire la fame: uno strato di batteri, a volte spesso diversi centimetri, copre quasi ogni cosa! Persino nelle calde turbolenze sopra le sorgenti vere e proprie a volte i batteri si riuniscono in grandi sciami, formando un vero e proprio brodo vivente. Al pari dei vermi tubicoli, alcuni animali hanno un rapporto di simbiosi con i batteri, mentre altri si nutrono direttamente di questi microrganismi. Le sorgenti idrotermali ospitano ecosistemi talmente ricchi da essere paragonate alle paludi salmastre, alle foreste pluviali tropicali e alle scogliere coralline d’acqua bassa.

Non a caso, vicino ad esse sono già state identificate circa 300 nuove specie, tra cui molluschi bivalvi giganteschi e bianchi (i pigmenti sono superflui in un mondo perennemente nelle  tenebre), polpi e voraci granchi bianchi che sono ghiotti dei pennacchi dei vermi tubicoli. I vermi, per proteggersi, hanno un riflesso rapidissimo che permette loro di ritirare prontamente il pennacchio all’interno del tubo.

Tra gli altri abitanti delle sorgenti idrotermali ci sono ragni marini (picnogonidi), gasteropodi, gamberetti, patelle, copepodi, pesci simili ad anguille che scivolano sulle superfici tappezzate di batteri e di zolfo, alcune specie di vermi tubicoli di dimensioni ridotte e altri tipi di vermi, tra cui i cosiddetti vermi-spaghetti e i vermi-Pompei (Alvinella pompejana). I primi, come suggerisce il nome, assomigliano a manciate di spaghetti bianchi appoggiati sulle rocce. I vermi-Pompei, invece, hanno la particolarità di resistere a temperature che raggiungono gli 80°C! Naturalmente, anche i batteri che li ricoprono sono in grado di resistere alle alte temperature. *

Una luce spettrale

Nel 1985 gli scienziati rimasero sorpresi quando, vicino alle sorgenti idrotermali, scoprirono dei gamberetti con due organi simili a occhi dotati di sostanze chimiche sensibili alla luce ma privi di lenti. Naturalmente, la prima domanda che si affacciò alla loro mente fu: Cosa possono mai vedere questi animali in un mondo completamente immerso nelle tenebre? Per scoprirlo, i ricercatori si servirono di una macchina fotografica digitale particolarmente sensibile, simile a quelle che si usano per fotografare stelle lontane. La puntarono in direzione della sorgente idrotermale, spensero tutte le luci e scattarono una fotografia.

 Il risultato fu sorprendente. La foto rivelò “un chiaro e inequivocabile chiarore dal contorno ben definito” laddove il getto di acqua calda usciva dal camino, dice la ricercatrice Cindy Lee van Dover. I gamberetti sfruttano forse questa luce spettrale, invisibile agli occhi umani? Comunque sia, la scoperta che le sorgenti idrotermali emettono luce “apre un campo di ricerche completamente nuovo”, aggiunge la Van Dover.

I più grandi e i più piccoli

Di recente si è scoperto che un tratto di fondale marino ricco di metano ospita i batteri più grandi che la scienza conosca. Questi giganti, scoperti nel 1997, assomigliano a un filo di perle e sono da 100 a 200 volte più grandi di un batterio comune. Sono anche voraci, in quanto eliminano dai sedimenti quasi ogni traccia di solfuri tossici, rendendo così l’ambiente sicuro per altre creature marine.

Di recente, anche quello che potrebbe essere l’organismo vivente più piccolo al mondo è stato scoperto sotto il mare, ma questa volta ben cinque chilometri sotto il fondo marino! Un articolo del New York Times definisce la scoperta, fatta al largo dell’Australia occidentale, “talmente bizzarra da suscitare un vivace dibattito a livello internazionale”. Il punto in discussione è se queste entità, a cui è stato dato nome “nanobi” perché le loro dimensioni si misurano in nanometri, ovvero miliardesimi di metro, sono organismi viventi o no. Assomigliano a funghi, hanno più o meno le stesse dimensioni dei virus, sono dotati di DNA e sembrano riprodursi rapidamente, formando dense colonie.

Si stanno scoprendo talmente tanti esseri viventi che molti scienziati ritengono che la massa totale della vita microbica nascosta negli strati superiori della crosta terrestre possa superare  di gran lunga quella di tutti gli organismi che vivono in superficie! Queste scoperte stanno suscitando una rivoluzione nel pensiero scientifico. Uno scienziato ha detto: “Negli ultimi anni nella microbiologia i dogmi sono stati abbandonati. Il campo ha riscoperto se stesso. Si tratta essenzialmente di una nuova scienza”.

Ciò che più conta, queste importanti scoperte ci insegnano qualcosa che va al di là della scienza. La Bibbia esprime chiaramente questo concetto quando dice che le “invisibili qualità” di Dio “si vedono chiaramente fin dalla creazione del mondo, perché si comprendono dalle cose fatte”. (Romani 1:20) Ad esempio, Dio si preoccupa molto della pulizia. Questo è evidente dai batteri e dalle altre creature marine che contribuiscono a neutralizzare molti potenziali veleni che provengono dall’interno della terra e da sostanze in decomposizione che scendono dagli strati marini superiori. È chiaro che Dio si preoccupa della salute del pianeta e di tutti gli esseri che lo popolano. Come vedremo nel prossimo articolo, questa caratteristica della personalità del Creatore è garanzia di uno splendido futuro per tutte le forme di vita sulla terra.

[Note in calce]

 [Riquadro/Immagine a pagina 7]

Cosa sono le sorgenti idrotermali?

Lungo le dorsali oceaniche, dove c’è notevole attività vulcanica, l’acqua marina penetra attraverso spaccature della crosta in zone dove la temperatura è elevatissima. Lì si surriscalda, reagisce con la roccia e assorbe diverse sostanze chimiche. Inoltre, il suo peso specifico diminuisce, per cui essa risale verso il fondo del mare e forma le sorgenti idrotermali o geyser. Questi ultimi “non hanno nulla da invidiare ai loro omologhi terrestri in quanto a potenza e spettacolarità”, dice un’opera.

La temperatura di queste sorgenti può raggiungere i 400°C, superiore a quella del piombo fuso! A motivo della pressione esercitata dai chilometri di acqua sovrastante, però, la miscela surriscaldata non si trasforma in vapore. Fatto sorprendente, a pochi millimetri di distanza da un getto d’acqua calda la temperatura dell’acqua marina di solito è di pochi gradi sopra il punto di congelamento. L’acqua che esce dalla sorgente si raffredda rapidamente, per cui i minerali in essa disciolti precipitano e si depositano sul fondo marino, dove formano collinette e guglie che possono raggiungere i 9 metri d’altezza. Ne è stata trovata una alta 45 metri e del diametro di quasi 10 metri, la quale stava ancora crescendo!

Le sorgenti idrotermali possono attraversare periodi di attività e di inattività, il che rende precaria la vita nei loro paraggi. Può darsi, tuttavia, che alcune creature sopravvivano migrando verso altre sorgenti.

[Fonte]

P. Rona/OAR/National Undersea Research Program

[Riquadro/Immagine a pagina 10]

Ghiaccio infiammabile!

A cominciare dagli anni ’70, alcuni scienziati che lavoravano al largo della costa nordamericana hanno scoperto giacimenti di una sostanza molto particolare detta idrato di metano. Si tratta di una combinazione di acqua ghiacciata e gas metano emesso da microbi che vivono nel fango. Questi microbi si nutrono di materiale organico che scende dagli strati marini soprastanti. Il metano si unisce poi all’acqua prossima al punto di congelamento, formando cristalli di idrato di metano. I cristalli sono come microscopiche gabbie di ghiaccio che intrappolano il metano. Perché si formino, l’acqua deve essere appena al di sopra del punto di congelamento e il fondo marino deve trovarsi ad almeno 500 metri di profondità. Quando si verificano queste circostanze, i cristalli di idrato di metano crescono, formando una sostanza effervescente simile alla neve. Se se ne porta un pezzo in superficie e lo si accende, brucia emettendo una fiamma rossastra. Alla fine non rimane che una piccola pozza d’acqua.

L’idrato di metano è un’enorme fonte di energia. Gli scienziati calcolano che i giacimenti di questa sostanza equivalgano più o meno al doppio delle riserve di tutti gli altri combustibili fossili messi insieme! (I combustibili fossili comprendono carbone, petrolio e gas naturale, il quale è anch’esso formato in buona parte da metano). Finora, però, l’uomo non ha potuto sfruttare questa enorme risorsa perché l’idrato di metano si decompone rapidamente fuori dell’ambiente in cui si forma.

Anche i giacimenti di idrato di metano contengono sorgenti sottomarine e guglie, ma il liquido che ne fuoriesce è freddo, a differenza di quanto succede nel caso delle sorgenti idrotermali che si trovano lungo le dorsali oceaniche. Nondimeno, visto che le sorgenti liberano pennacchi tossici di metano, acido solfidrico e ammoniaca, vi prosperano comunità di vermi tubicoli, molluschi bivalvi, batteri che si nutrono di sostanze chimiche e numerose altre creature. Dagli scarti chimici dei batteri che si nutrono di metano si forma calcare, la sostanza innocua di cui sono fatti anche i coralli. *

[Nota in calce]

[Diagramma/Immagine alle pagine 4 e 5]

(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

Crosta terrestre

Mantello (parzialmente fuso)

Fossa

Zona di subduzione

Zolla

Fossa tettonica

Quando le zolle si allontanano, si formano delle fosse tettoniche

[Immagine]

Le dorsali oceaniche solcano tutta la superficie del pianeta come le cuciture di una palla da tennis

[Fonte]

NOAA/Department of Commerce

[Cartina a pagina 7]

(Per la corretta impaginazione, vedi l’edizione stampata)

Principali dorsali e fosse oceaniche

1. Fossa delle Marianne

2. Dorsale Pacifico-Orientale

3. Frattura delle Galápagos

4. Dorsale Medio-Atlantica

[Fonte]

NOAA/Department of Commerce

[Immagine a pagina 8]

Mitili

Questi molluschi si trovano a 800 metri di profondità nel Green Canyon, nel Golfo del Messico

[Fonte]

J. Brooks/OAR/National Undersea Research Program

[Immagine alle pagine 8 e 9]

Vermi tubicoli

I loro delicati pennacchi contengono sangue ricco di emoglobina

 [Fonte]

OAR/National Undersea Research Program

[Immagine a pagina 9]

Granchi

Queste creature in genere si nutrono di vermi tubicoli

[Fonte]

I. MacDonald/OAR/National Undersea Research Program

[Immagine a pagina 9]

Bivalvi giganti

Questi molluschi, lunghi una trentina di centimetri, sono stati ritrovati a 3 chilometri di profondità

[Fonte]

A. Malahoff/OAR/National Undersea Research Program

[Immagine a pagina 9]

Alcuni esemplari sono stati portati in superficie

[Fonte]

Foto di William R. Normark, USGS

[Immagine a pagina 9]

Gamberetti

Alcuni hanno due organi simili a occhi. Ma cosa possono mai vedere nell’oscurità totale?

[Fonte]

EMORY KRISTOF/NGS Image Collection

[Immagine a pagina 11]

“Nanobi”

Sono le forme di vita più piccole al mondo?

[Fonte]

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