Kominy hydrotermalne: źródło dziwnego życia w oceanach i kosmosie

0:00:00 Wstęp Posłuchaj

Ola: Jak żyć, gdy temperatura wokół sięga 300 stopni Celsjusza?

Piotr: Co ma wspólnego księżyc Saturna z dnem Pacyfiku?

Ola: I do czego w pracy naukowej może się przydać rosyjska wódka? Oprócz najbardziej oczywistych celów. Cześć, tu Ola Stanisławska.

Piotr: I Piotrek Stanisławski, podcast Crazy Nauka.

Ola: Dziś opowiemy wam o czymś naprawdę niesamowitym. O roli, jaką odegrały w historii życia na Ziemi, i najprawdopodobniej też w innych miejscach kosmosu, kominy hydrotermalne. Czyli szczeliny w dnie oceanów, czy też podmorskie gejzery plujące nieprzyzwoicie gorącą wodą i życiodajnymi substancjami.

I o tych niespotykanych nigdzie indziej stworzeniach wam też opowiemy, które wokół tych kominów żyją. O całych ekosystemach opartych nie na energii świetlnej, czyli na dobrze nam znanej fotosyntezie, ale na zupełnie innym i dużo starszym systemie, zwanym chemosyntezą.

Piotr: Często mamy takie poczucie, zupełnie mylne, że znamy Ziemię od podszewki. A tymczasem warto pamiętać o tym, że pierwsze odkrycie kominów hydrotermalnych było niespełna 50 lat temu, osiem lat po lądowaniu na Księżycu. Także jedną z fundamentalnych dla życia na Ziemi struktur, o czym będzie więcej, odkryliśmy już po tym, jak wylądowaliśmy na Księżycu. Wiemy, że tych kominów jest dużo w oceanach.

Być może nie tylko ziemskich, być może też wokół innych planet. O tym będziemy jeszcze mówili.

Ola: Ale zanim przejdziemy dalej z naszą opowieścią, chcemy was bardzo gorąco zaprosić na organizowaną przez nas wyprawę. No może nie tak daleko, że aż do kominów hydrotermalnych, ale do Szkocji. W siedem dni podróży po naukowych cudach tego pięknego kraju.

Możecie się tam spodziewać opowieści o wygasłych wulkanach, przypływach morskich, o maskonurach, waleniach czy mrocznych korytarzach pod zamkami. I to wszystko wam oferujemy jeszcze całkiem niedługo.

Piotr: W ostatniej chwili właściwie, bo Ola i ja będziemy przewodnikami, kierowcami po Szkocji. Ta wyprawa rusza już 29 maja.

Grupka jest super kameralna i mówimy wam o tym właściwie tylko dlatego, że zostały dosłownie ostatnie dwa miejsca. Jeżeli chcecie się jeszcze załapać, to teraz. Najprawdopodobniej wszystko zostanie domknięte 3 maja najpóźniej.

Wszystkie informacje o tej wyprawie znajdziecie na stronie biura podróży One Small Step, które jest głównym organizatorem. My we współpracy z nimi to wszystko organizujemy. Link jest oczywiście w opisie odcinka.

Jeżeli ktoś chce, pod tym linkiem znajdziecie dokładny opis tej wyprawy, gdzie będziemy, co zobaczymy. Wyprawa będzie na pewno w sosie naukowym, tak jak to zwykle u nas.

Ola: Powiedziałeś, że ruszamy 29 maja.

Piotr: Tak. 29 maja to jest za niecały miesiąc.

Ola: Bardzo byłoby fajnie, żebyście się tam z nami wybrali. Serio zajrzyjcie. Dwa ostatnie miejsca.

I chcemy też bardzo podziękować tym wszystkim spośród was, którzy zagłosowali na nas w konkursie Influencers Life Awards. Dzięki waszym głosom udało nam się przejść do kolejnego etapu konkursu w kategorii Science and Education. Teraz jest kolejne jury, które wybierze ostatecznych zwycięzców.

Piotr: Tak, właśnie. I jeszcze jeden ważny komunikat. Poprzedni nasz podcast, taki trochę dodatkowy, bo my tak czasami robimy, był poświęcony samochodom elektrycznym.

Nie powiem, że się nie spodziewaliśmy, bo się spodziewaliśmy. Jest bardzo dużo komentarzy. Wiele z nich jest albo krytycznych, albo z dużym znakiem zapytania.

To jest temat, który rzeczywiście budzi strasznie duże emocje. Te emocje są zrozumiałe, bo to zupełnie nowa rzecz na rynku. Nie tak zupełnie, ale po raz pierwszy rozpowszechniająca się na taką skalę.

Nie na wszystkie komentarze da się bezpośrednio odpowiedzieć, poza tym one się powtarzają. Zagadnienia się powtarzają. Stwierdziliśmy, że w ciągu najbliższego tygodnia pozbieramy te komentarze, bo już przestają spływać, i zrobimy z tego tekst na naszym blogu. Damy wam znać, podlinkujemy. Jak ktoś będzie chciał, zapraszamy chociażby na Facebooka Crazy Naukowego.

Tam się postaramy uwzględnić wszystkie te pytania. Nie będziemy odpowiadali na pytania w rodzaju "za ile się sprzedaliście", bo to jest odcinek sponsorowany, więc na te pytania nie będziemy odpowiadali. Natomiast na te, które mają więcej sensu, jak najbardziej.

Także to będzie temat, do którego jeszcze wrócimy.

Ola: Chcemy też bardzo podziękować tym spośród was, którzy nas wspierają finansowo, wspierają tworzenie tego podcastu. A jeśli mielibyście ochotę do nich dołączyć, gorąco zapraszamy do naszego konta w serwisie Patronite.

Albo żebyście postawili nam na przykład kawę w serwisie Buy Coffee.

Piotr: Kawa pomaga w robieniu podcastu.

Ola: Zdecydowanie. I linki znajdziecie w opisie odcinka.

Piotr: I przypominamy, że nasz podcast możecie zasubskrybować. To jest dobry sposób na to, żeby być na bieżąco.

Ola: I dodamy jeszcze, że jesteśmy obecni na wszystkich liczących się platformach podcastowych.

Piotr: Liczących się i nieliczących się również. A teraz jedziemy z kominami hydrotermalnymi.

0:06:33 Odkrycie białych kominów hydrotermalnych: Rów Galapagos, 1977 Posłuchaj

Ola: Był 15 lutego 1977 roku.

Piotr: W Polsce było zimno pewnie.

Ola: A tam, w miejscu, o którym mówię, było ciepło. Amerykański statek badawczy o nazwie RV Knorr.

Piotr: Czekaj, to ci od zupek ekspresowych?

Ola: Nie wiem, nie mam pojęcia. Statek należący do Woods Hole Oceanographic Institution dotarł nad krawędź Rowu Galapagos. To jest głębina Pacyfiku w pobliżu wysp Galapagos.

Tam opuszczono do wody, na grubym stalowym kablu, dwutonową klatkę ze spawanych stalowych prętów, która nosiła dumną nazwę ANGUS.

Piotr: Acoustically Navigated Geophysical Underwater System. Oni są mistrzami w takich różnych akronimach.

Ola: Wewnątrz ANGUS-a zamontowane były aparaty fotograficzne, bardzo silne reflektory, transpondery akustyczne służące do nawigacji, no i czujniki temperatury. ANGUS był holowany przez statek Knorr mniej więcej 4,5 metra nad dnem oceanu, a to dno znajdowało się 2500 metrów pod statkiem.

Co dziesięć sekund robił zdjęcia. To był rok 1977, więc ta technika nie pozwalała na robienie wielu zdjęć i zapisywanie ich na kartach pamięci – używano filmów. I właśnie koło północy czujnik temperatury ANGUS-a zanotował bardzo gwałtowny skok temperatury.

Piotr: To jest bardzo dziwne.

Ola: Na głębokości 2500 metrów średnia temperatura wynosi około 2 stopni Celsjusza.

Piotr: Tak, stabilna.

Ola: Sygnał wzrostu temperatury trwał 3 minuty, po czym temperatura wróciła do wyjściowej. Po 12 godzinach ANGUS-owi skończył się film. To urządzenie wykonało 3 tysiące kolorowych zdjęć na odcinku około 16 kilometrów dna morskiego. Gdy film został wywołany – to jeszcze takie czasy, że trzeba było wywoływać filmy, a nie po prostu zrzucić je i obejrzeć na komputerze – naukowcy zaczęli przeglądać setki zdjęć, klatka po klatce, aż dotarli do 13 fotografii, które odpowiadały czasowi wystąpienia tej dziwnej anomalii temperatury.

Te 13 fotografii przeszło do historii jako dowód jednego z najbardziej doniosłych odkryć geologicznych i biologicznych ostatniego stulecia.

Piotr: Oj tak.

Ola: Jednym z członków tej ekspedycji był doktor Robert Ballard, oceanograf i geolog morski. Później tak opisywał w magazynie "Oceans" to, co ujrzał na tych zdjęciach.

Piotr: Zdjęcie wykonane zaledwie kilka sekund przed anomalią temperatury pokazywało tylko jałowe, świeżo zalane lawą dno. Ale na kolejnych 13 klatkach strumień lawy był pokryty setkami białych i brązowych małży. To było nadzwyczajne nagromadzenie życia, nigdy wcześniej nie widziane w takich głębinach.

Pojawiło się znienacka w chmurze mglistej, niebieskiej wody, a następnie zniknęło z pola widzenia. Na pozostałych 1500 zdjęciach widać było znowu pozbawione życia dno.

Ola: 17 lutego 1977 roku, czyli dwa dni później, w miejsce, gdzie wykryto tę anomalię, udała się łódź podwodna Alvin z trzema naukowcami na pokładzie.

Piotr: I znowu Ballard: kiedy dotarli do docelowych współrzędnych, weszli do innego świata. Z małych pęknięć przecinających teren lawy wydobywała się ciepła, połyskująca woda, która szybko zmieniała kolor na mętno-niebieski, gdy mangan i inne substancje chemiczne w roztworze zaczynały wytrącać się z ciepłej wody i osadzać na powierzchni lawy, gdzie tworzyły brązową plamę.

Ola: Czujniki temperatury Alvina zmierzyły temperaturę wody w okolicach tego zjawiska – wynosiła 8 stopni Celsjusza na dnie morza.

Piotr: Normalnie w tej okolicy przypomina to około 2 stopnie.

Ola: Tutaj zdradzę, co się zdarzyło. Odkryto w ten sposób pierwsze kominy hydrotermalne. Znajdowały się w Rowie Galapagos.

Dlaczego akurat tam? To jest niezwykle aktywne wulkanicznie miejsce, tak zwana plama gorąca, hotspot. Jest ona odpowiedzialna za utworzenie się wysp Galapagos. To miejsce, które nie jest związane z granicami płyt tektonicznych, tylko jest punktem, do którego przenika gorąco z wnętrza Ziemi.

W okolicach na tak dużych głębokościach, jak te obserwowane koło Galapagos, nigdy wcześniej nie zaobserwowano bogatego życia. To były właściwie pustynie, przez które przemykały gdzieniegdzie pojedyncze ryby głębinowe.

Piotr: Wyjaśnię, dlaczego. Nie ma tam życia z prostego powodu – bo nie ma czym żyć. Jest takie zjawisko, nazywane śniegiem oceanicznym.

To są szczątki opadające z wyższych rejonów w głąb i to jest główne pożywienie życia funkcjonującego bliżej dna, poza jakimiś rzadkimi "złotymi strzałami", typu zdechły wieloryb. Tam po prostu nie ma czym się żywić, więc takie życie jest bardzo ubogie. Stąd zaskoczenie, że w ogóle cokolwiek żyje, zwłaszcza w takich ilościach.

Ola: No właśnie, w Rowie Galapagos aż roiło się od życia w pobliżu tej anomalii temperatury. Naukowcy zauważyli tam dziwaczne, kolorowe stworzenia, których wówczas nikt nie umiał nawet nazwać – mięsiste rurki wyglądające jak białe dmuchawce z czerwonymi wierzchołkami.

Później nazwano je robakami ryftowymi.

Piotr: O nich będzie jeszcze więcej dzisiaj.

Ola: Pływały między nimi białe kraby, homary. I tu znowu Ballard – może go ładnie zacytujesz.

Piotr: Wokół kominów hydrotermalnych, na obszarze o średnicy około 50 metrów, gromadziły się też białe małże o długości 30 centymetrów.

Ola: Były też małże brązowe. Dostrzeżono też fioletową ośmiornicę, która tam sobie radośnie żerowała. Taki istny rajski ogród, tak to naukowcy nazwali.

Ale to była wyprawa geologiczna, a nie biologiczna, więc nie była przygotowana na prowadzenie badań żywych stworzeń – nie spodziewano się tam ich znaleźć.

Piotr: Nawet nie było biologów na pokładzie. Byli wtedy geolodzy i specjaliści.

Ola: Ci geolodzy za pomocą zrobotyzowanych ramion łodzi podwodnej Alvin wyławiali te dziwne rurki, robiąc im oczywiście krzywdę. Nawet nie mieli jak ich konserwować. Na statku badawczym znajdowała się odrobina formaldehydu i w niej konserwowano okazy.

Kiedy formaldehyd się skończył, użyto do tego celu rosyjskiej wódki kupionej w Panamie.

Piotr: No właśnie. I to jest to miejsce, gdzie się pojawia wódka.

Ola: I tak odkryto tak zwane białe kominy hydrotermalne.

0:14:59 Odkrycie czarnych kominów: black smokers, 1979 Posłuchaj

Piotr: Teraz przechodzimy do zupełnie innych kominów. Chociaż właściwie mogą nawet występować obok siebie, z punktu widzenia chemicznego i geologicznego są dość odmienne.

Ola: Te drugie kominy noszą nazwę czarnych. Tamte to white smokers, a te black smokers. Ci sami naukowcy z Woods Hole Oceanographic Institution wybrali się na poszukiwania kolejnych kominów hydrotermalnych. Nastąpiło to dwa lata później.

Piotr: '79. Przypominamy.

Ola: Tym razem celem było dno Pacyfiku w pobliżu wybrzeży Meksyku. Chciano sprawdzić, jak sprawy się mają na Grzbiecie Wschodniopacyficznym – to miejsce, które oddziela płytę pacyficzną od płyt północnoamerykańskiej, kokosowej, nazca i antarktycznej.

W strefie tego grzbietu skorupa ziemska rozchodzi się z prędkością 70 milimetrów rocznie.

Piotr: To jest dużo.

Ola: To bardzo dużo. Tam się dzieją bardzo dynamiczne procesy, to bardzo aktywne wulkanicznie miejsce. Szansa na istnienie tam kominów hydrotermalnych była naprawdę duża. Dokładnie w niedzielę wielkanocną, 15 kwietnia '79 roku, podczas nurkowania Alvina na głębokość 2600 metrów badacze odkryli komin hydrotermalny z ekosystemem podobnie bogatym jak na Galapagos, a 21 kwietnia, czyli kilka dni później, po raz pierwszy dostrzegli podmorskie kominy wyrzucające strumienie czegoś, co można nazwać czarnym dymem.

Piotr: Tak to się nazywa, dlatego że – wiem, że to nie jest dym – ale pod wodą wygląda to tak, jakby sąsiad palił kaloszami. Widzieliśmy takie zjawiska i to rzeczywiście jest gęste, prawie zupełnie czarne, rozpływające się w tej wodzie, dość niesamowity widok.

Ola: Podpłynęli Alvinem dosyć blisko tych pióropuszy czarnego dymu, ale niestety nie udało się zmierzyć temperatury, bo uwaga – końcówka czujnika się stopiła. Była wykonana z plastiku, który topi się powyżej 180 stopni Celsjusza, a z tego samego plastiku wykonane były wizjery Alvina, przez które można było spoglądać, a znajdowały się w niewielkiej odległości od tych samych gorących płynów, które stopiły sondę temperatury. W związku z czym ci, którzy byli wewnątrz Alvina, wywinęli się naprawdę o mały włos.

Następnego dnia wrócili w to samo miejsce, lepiej wyposażeni, i udało im się dokonać odczytu temperatury u wylotu komina – wyniosła ona 380 stopni Celsjusza plus minus 30 stopni.

Piotr: Przypomnę uprzejmie, że w tej okolicy woda morska ma około 2 stopni Celsjusza, więc widać, jak to wygląda. Dobra, to teraz pytanie: jak właściwie się te kominy formują? Bo to dość kluczowa sprawa. Zacznijmy od tych czarnych, gorętszych.

0:18:48 Jak powstają czarne i białe kominy Posłuchaj

Ola: Temperatury rzędu 350 stopni Celsjusza to już temperatura, która może wywołać reakcje chemiczne zdolne wydobyć metale ze skał skorupy oceanicznej i rozpuścić je w płynach hydrotermalnych, czyli tych, które wydostają się z kominów. Kiedy te przegrzane płyny zderzają się z zimną wodą bogatą w tlen, metale rozpuszczone w płynach zaczynają się wytrącać z roztworu i wypełniają ciecz bijącą z kominów ciemnymi cząsteczkami metali. I to właśnie tworzy iluzję czarnego dymu, czarnego pióropusza.

Piotr: Po prostu wytrącanie – przestaje być roztwór, a zaczyna być raczej zawiesina.

Ola: Wytrącające się minerały i metale budują kominy, które mogą dorastać do bardzo dużych wysokości. Taka struktura w ciągu dnia może zwiększyć wysokość nawet o 30 centymetrów. Niektóre z kominów mogą osiągać naprawdę pokaźną wysokość, nawet 60 metrów.

Takim przykładem słynnego, bardzo wysokiego komina była wieża zwana Godzillą. Znajdowała się w pobliżu wybrzeża stanu Oregon na dnie Pacyfiku i miała wysokość 40 metrów. W którymś momencie runęła – pytanie, czy wskutek ruchów tektonicznych.

Piotr: To też naturalny proces wynikający z tego, że black smokers są mniej trwałe od white smokers, z racji tego, z czego są zbudowane. Po prostu pod wpływem grawitacji, ruchu wody, własnego ciężaru, a także tego, że niekoniecznie formują się równomiernie – mogą być z jednej strony cięższe, większe – po prostu się przewracają.

Ola: Wracając jeszcze do tego, gdzie znajdują się czarne kominy – w głównych ziemskich oceanach, czyli Atlantyku i Pacyfiku, znajdują się średnio na głębokości 2100 metrów. Najgłębsze miejsce, w którym odkryto taki czarny komin, znajdowało się na głębokości ponad 5000 metrów, w Rowie Kajmańskim na dnie Morza Karaibskiego. W porównaniu z czarnymi kominami, białe kominy nie są aż tak wysokie.

Powstają wokół szczelin w dnie oceanicznym, które wyrzucają jasne minerały, zawierające bar, wapń, krzem.

Piotr: Zwróćmy uwagę na wapń. Wapienne struktury dobrze znamy – innego pochodzenia, bo pochodzące przede wszystkim z pancerzyków różnych mikroorganizmów morskich.

Wapienne struktury są dość trwałe, w związku z czym to wyjaśnia, dlaczego te białe kominy mogą być znacznie trwalsze – są przesłanki, żeby sądzić, że mogą stać nawet po kilkadziesiąt tysięcy lat, podczas gdy czarne mają zdecydowanie krótszy czas życia.

Ola: Zresztą to, co się dzieje we wnętrzu białych kominów, jest też mniej gwałtowne. Przypominam, temperatura w czarnych przekraczała 360-380 stopni Celsjusza. Przy białych kominach to zwykle 200-300 stopni Celsjusza – co wydaje się relatywnie niską temperaturą, jak na kominy hydrotermalne.

Piotr: Potem jeszcze powiemy, dlaczego właściwie taka różnica temperatury – to jeszcze o geologii troszkę więcej będzie.

Ola: Do tej pory odkryte kominy hydrotermalne znajdują się we wszystkich oceanach Ziemi. Występują głównie wzdłuż grzbietów oceanicznych, czyli tam, gdzie płyty tektoniczne się rozsuwają, ale istnieją też w okolicy hotspotów, czyli tych plam gorąca, o których wspominałam, albo w strefach subdukcji.

Piotr: Tak, tam, gdzie płyty wchodzą pod siebie. Żeby nie było – na Morzu Śródziemnym też znaleziono takie kominy, bo tam też się spotykają płyty kontynentalne. Zazwyczaj występują w tak zwanych polach. Te pola mają czasami przepiękne nazwy – na przykład pole, które nazywa się Zamkiem Lokiego, chyba najbardziej wysunięte na północ.

Ola: Norwegowie tak ładnie nazwali.

Piotr: Tak, w ogóle te nazwy są bardzo poetyckie. Przy czym te pola nie są duże – trochę wynika to z tej opowieści o pierwszym odkryciu, o tych 13 zdjęciach. Zazwyczaj, jak ktoś ładnie to porównał w jakimś tekście, te pola są wielkości takiej średniej sali wykładowej, niewiększe.

Naprawdę stosunkowo nieduże obszary. Co ciekawe, są też miejsca, gdzie kominy białe i czarne mogą występować obok siebie, co jest dla mnie trochę dziwne, ale taką informację znalazłem. W ogóle tych informacji jest tu bardzo dużo.

Ola: Dobrze, to teraz – przyznam się wam szczerze, że zdarzało nam się trafiać na informacje, które są sprzeczne ze sobą. Odnosimy wrażenie, że kominy hydrotermalne są sprawą stosunkowo jeszcze nie bardzo dokładnie przebadaną.

Gdyby nam się zdarzyło przytoczyć jakieś niedokładne dane, czy coś się nie będzie zgadzało, koniecznie nam zwróćcie uwagę. My po prostu będziemy starali się weryfikować informacje, bo naprawdę zdarza się, że one się wzajemnie wykluczają.

0:25:20 Życie przy kominach: ekstremofile i robaki ryftowe Posłuchaj

Piotr: Jest sporo takich sprzeczności, i to w dość dobrych źródłach. Staramy się nie korzystać z byle jakich źródeł. Więc to ciekawa sprawa.

Dobrze, to teraz rozwiniemy ten wątek, o którym Ola już wspomniała – że tam znaleziono zaskakująco dużo żywych organizmów. Właściwie nie powinno ich tam być, teoretycznie. Bo jest tak: jest ciepło, albo wręcz gorąco. Jest bardzo kwaśno, albo mocno zasadowo – woda morska ma zazwyczaj leciutko zasadowy odczyn. No i jest często trująco. Gorąco, nawet do tych 400 stopni, przy czym to temperatura wody wydobywającej się z samego komina. Bardzo szybko się schładza, bo objętość otaczającej wody morskiej o temperaturze około dwóch stopni jest ogromna, więc to się daje szybko wychłodzić. Tym niemniej jest wyraźnie cieplej.

Ola: Dodam, że najwyższą odnotowaną temperaturą u wylotu komina hydrotermalnego było 464 stopnie Celsjusza.

Piotr: To już po bandzie. Zakwaszenie, jeżeli mówimy o czarnych kominach, to nawet 2,8 pH – czyli mniej więcej ocet, sok z cytryny, coś takiego.

Ola: Na drugim skraju są alkaliczne, czyli bardzo mocno zasadowe odczyny.

Piotr: I jest trująco – chociażby dlatego, że dla większości organizmów tlenowych, które najlepiej znamy, siarkowodór, będący jednym z głównych składników wydobywających się z czarnych kominów, jest… to bardziej skomplikowane, bo kiedyś uważano siarkowodór za bezwzględnie trujący, a potem się okazało, że organizm ludzki sam wytwarza siarkowodór, że jest on też ważnym sygnalizatorem w składzie krwi. Więc to nie jest tak, że jest jednoznacznie trujący, tym niemniej potrafi namącić z hemoglobiną, czyli substancją odpowiadającą za przenoszenie tlenu i dwutlenku węgla w organizmie. Tymczasem okazuje się, że mimo tych przeciwności życie sobie tam radzi bardzo dobrze. Ola już wspomniała o paru takich stworzeniach.

Jednym z najbardziej znanych, sztandarowych organizmów żyjących w tych strukturach są te zwierzęta, o których Ola mówiła – robaki ryftowe. To są wieloszczety, łacińska nazwa Riftia pachyptila, i robią niesamowite wrażenie przede wszystkim ze względu na rozmiary – do dwóch i pół metra długości. To takie chitynowe, białe rurki, z których wystają czerwone, pomarańczowo-czerwone pióropusze. Pióropusze potrafią wciągać się do środka w razie zagrożenia i odpowiadają za pobieranie z wody składników bardzo nieoczywistych – zwykle przy tego typu strukturach są to jakieś organiczne cząstki pływające w wodzie, zawiesina czegoś, co żyje albo już nie żyje, i zwierzątka to sobie wciągają, filtrują i tak dalej.

Tymczasem te robaki pobierają pióropuszem przede wszystkim siarkowodór rozpuszczony w wodzie, dwutlenek węgla i tlen. Do tego mają bardzo specjalną odmianę hemoglobiny – hemoglobina może występować w różnych wersjach. Nasza jest bardzo prosta, składa się z czterech łańcuchów białkowych, natomiast ich hemoglobina to od 24 do 144 łańcuchów. Są odporne na wysokie temperatury, ale przede wszystkim dobrze radzą sobie z transportem siarkowodoru. Siarkowodór jest przenoszony razem z pozostałymi składnikami w głąb organizmu wieloszczeta, gdzie znajdują się specjalne komory zawierające bakterie symbiotyczne, które mogą stanowić nawet połowę masy tego organizmu.

Te bakterie są całkowicie odizolowane od zewnętrznego środowiska, więc polegają wyłącznie na tym, co dostarcza im wieloszczet. Tam prowadzą swój bakteryjny metabolizm.

Ola: A to się nieźle ustawiły.

Piotr: Absolutnie, wszyscy się nieźle ustawili.

Ola: Tak jak nasze bakterie jelitowe trochę.

Piotr: Troszkę, tylko że tu one przetwarzają – nie rozkładają związków organicznych, wręcz odwrotnie, na bazie tych nieorganicznych związków tworzą związki węglowe, które są potrzebne wieloszczetom do życia. Zresztą dorosła postać tego wieloszczeta nie ma w ogóle układu pokarmowego – jest mu niepotrzebny, bo niczego nie trawi. Po prostu dostarcza bakteriom materiału, a bakterie mu generują pożywienie. To jeden z podstawowych elementów ekosystemów tych kominów hydrotermalnych.

Ola: Ale tu mówimy o black smokers.

Piotr: Mówimy tu głównie o black smokers, choć nie tylko – w white smokers istnieją podobne rozwiązania, chociaż nie oparte tak mocno na siarce. Powiem tak: lepiej nie wdawać się w biochemię tych organizmów, bo to temat delikatnie bardzo skomplikowany. Troszeczkę się przez to przedzierałem i nie wydaje mi się, żeby to było ekstremalnie ciekawe dla słuchaczy. W każdym razie kluczowe jest to, że pierwszym etapem są bakterie – wszędzie w tych ekosystemach. Tak jak u nas na powierzchni pierwszym etapem są szeroko rozumiane rośliny, czyli organizmy prowadzące fotosyntezę, przetwarzające energię słoneczną na dalszą materię, tak tam pierwszym etapem są bakterie, występujące w różnych postaciach. Bardzo często są bakteriami symbiotycznymi, ale znaleziono też takie filmy bakteryjne, które pokrywały kominy hydrotermalne, same sobie tam działały, a potem były przez kogoś dalej zjadane.

Są tu też małże, o których Ola wspomniała, takie wielkie, które również polegają na tych bakteriach – mają mocno zredukowane układy trawienne i przetwarzają po prostu bakterie unoszące się w toni wodnej. Są krewetki, które również mają bakterie symbiotyczne w organizmie – mogą je hodować na wyspecjalizowanych aparatach gębowych albo mieć je wewnątrz układu pokarmowego. Ten ekosystem jest przedziwny, dlatego że nie dociera tam Słońce – jest za głęboko, nie ma takiej opcji – a przez długi czas sądzono, że cały ekosystem ziemski opiera się wyłącznie na energii słonecznej.

Ola: A tutaj taki cyrk, taki ogród różnorodności się nagle pojawia, i to bardzo kolorowy w dodatku, tętniący życiem w bezpośrednich okolicach kominów hydrotermalnych.

Piotr: To było naprawdę mało powiedziane, dlatego że zmienia się cały paradygmat dotyczący tego, skąd może się brać energia dla ekosystemu. Tak jak wcześniej wspomniałem, do tej pory sądzono, że dna oceanów mogą żywić się wyłącznie tym śniegiem oceanicznym, tym, co spada z góry, co umarło na górze i opada w dół. A tu się okazało, że można sobie radzić samemu – i to będzie miało bardzo daleko idące konsekwencje dla rozważań zarówno o powstaniu życia na Ziemi, jak i powstaniu życia niekoniecznie na Ziemi.

Podczas tych pierwszych odkryć opisano tam całkiem sporo organizmów – w sumie chyba około 70 kilku gatunków. Potem była spora weryfikacja tego. Jest takie badanie, które ukazało się w lutym tego roku, a samo doświadczenie, sama procedura badania, było prowadzone pod koniec 2023 roku – weryfikowano gatunki, które wcześniej odnaleziono. Część z nich odrzucono jako gatunki niespecyficzne dla tego ekosystemu, takie, które występują w różnych miejscach, a tam akurat trafiły.

Po podsumowaniu opisano 92 gatunki zwierząt – nie mówimy tu o bakteriach, bo to w ogóle oddzielny temat, tych bakterii jest mnóstwo, chociażby te symbiotyczne żyjące w organizmach innych zwierząt, i mogą być bardzo zmienne. Więc mamy 92 gatunki zwierząt. To są również zwierzęta większe – ryby, bazujące na zjadaniu tego, co zjadło bakterie, ośmiornice, które zazwyczaj wpadają na zasadzie takiej "fast foodowej", żeby sobie coś podeżreć.

Ola: Może szwedzki bufet.

Piotr: Tak, galapagoski bufet. Więc nie są może stałymi mieszkańcami, ale w tych ekosystemach są i pełnią istotną rolę.

0:36:05 Skąd bierze się woda w kominach i stan nadkrytyczny Posłuchaj

Ola: Teraz zastanówmy się może przez chwilę, skąd pochodzi ta woda, która wydobywa się z kominów hydrotermalnych.

Piotr: A to skomplikowane.

Ola: Niby proste, ale… Właściwie skąd ona ma pochodzić? Składa się głównie z wody morskiej, która została wcześniej wessana przez porowate warstwy osadów wulkanicznych.

Do tego dochodzi niewielka ilość wody wulkanicznej, wydzielana przez wypływającą magmę.

Piotr: Tak, tam w ogóle jest trochę wody, która powstaje w głębi Ziemi w wyniku rozmaitych procesów chemicznych, ale to mniejszość.

Ola: Jej temperatura waha się od 60 stopni Celsjusza w górę, jak powiedzieliśmy, do 464 – tyle odnotowano maksymalnie. Z czarnych kominów konkretnie woda wydobywa się o średniej temperaturze 350-400 stopni Celsjusza. Więc mogą tam żyć ekstremofile w pobliżu tych czarnych, zresztą w pobliżu białych raczej też.

Piotr: Przy czym one nie żyją zwykle w tak wysokich temperaturach, bo to jednak…

Ola: Tak, żyją dalej, ale wciąż to jest bardzo gorąco. Ta rekordowa temperatura, o której wspominałam, została odnotowana u wylotów czarnych kominów położonych w obrębie Grzbietu Śródatlantyckiego. To najdłuższy grzbiet śródoceaniczny na Ziemi, ciągnący się od Islandii aż po Antarktydę.

Piotr: Tak, można sobie na każdej właściwie mapie pokazującej zarys dna morskiego zobaczyć bardzo wyraźną linię.

Ola: Najgorętsze kominy znajdują się w pobliżu Wyspy Wniebowstąpienia. To wyspa leżąca pomiędzy Afryką a Ameryką Południową, bliżej Ameryki Południowej. Te struktury mają bardzo ładne nazwy, na przykład Sister Peak, Shrimp Farm i Mephisto.

Wyspa Wniebowstąpienia to, zdaje się, wciąż wyspa brytyjska – trzeba by sprawdzić.

Piotr: Dobra, jeszcze jedna uwaga dotycząca różnicy między czarnymi i białymi kominami. Ta bardzo gorąca woda w czarnych kominach jest zazwyczaj podgrzewana bezpośrednio przez magmę – stąd taka wysoka temperatura. Magma na większej głębokości ma tam temperaturę powiedzmy 1200 stopni Celsjusza, to takie ogrzewanie dość bezpośrednie. Natomiast w przypadku białych kominów to nie jest podgrzewanie bezpośrednio przez magmę – oczywiście jest też element tego, że pod dnem morskim magma będąca w głębi podgrzewa dno, zwłaszcza w miejscach, gdzie płyty się rozchodzą.

Natomiast tam jest, i to jest ważne, skomplikowany proces geologiczny i chemiczny zwany serpentynizacją. Nazwa wzięła się stąd, że skały powstające w wyniku tego procesu przypominają troszkę skórę węża – mają takie schodzące się i rozchodzące, wijące się kształty. Łatwo znaleźć, jak wygląda serpentynit.

To jest, znowu bez wchodzenia w bardziej zaawansowaną chemię, proces geologiczny, w którym z udziałem wody jeden typ skały jest zastępowany przez inny. Zachodzi w ultrazasadowym środowisku, i co bardzo ważne, cała ta reakcja powoduje wydzielanie ciepła, czyli jest egzotermiczna, i potrafi nagrzać skałę, bez żadnego udziału dodatkowego, do 260 stopni Celsjusza. To jedno z głównych źródeł ciepła białych kominów – dlatego tam temperatura jest znacznie niższa niż w przypadku czarnych.

Skoro to środowisko ultrazasadowe, to woda wydobywająca się później z samego komina jest bardzo mocno zasadowa, co ma znaczenie dla całego układu chemicznego, jak to się tam odbywa.

Ola: Tylko jeszcze pozostaje pytanie, które od dawna mi tu w głowie wisi.

Piotr: Dlaczego taka ciepła woda?

Ola: Dlaczego tak gorąca woda może być wciąż wodą? Bo nie do końca ona jest wodą – może istnieć na takich głębokościach i w takiej temperaturze w stanie nadkrytycznym. To stan o właściwościach pośrednich pomiędzy gazem a cieczą.

Co to jest punkt krytyczny? To punkt, w który woda przechodzi i przestaje być czymś konkretnym, a staje się pośrednim. Na przykład punkt krytyczny dla czystej wody na głębokości nieco ponad 2000 metrów wynosi około 375 stopni Celsjusza.

Im głębiej zejdziemy, tym wyższa będzie temperatura punktu krytycznego czystej wody. Weźmy przykład głębokości 3000 metrów, gdzie ciśnienie hydrostatyczne słupa cieczy wynosi ponad 3300 atmosfer. Woda słona jest gęstsza od słodkiej, więc przy tej głębokości i ciśnieniu woda morska wchodzi w stan nadkrytyczny w temperaturze 407 stopni Celsjusza.

Wzrost zasolenia na tej głębokości przybliża wodę do jej punktu krytycznego, wobec tego woda wydobywająca się z komina hydrotermalnego – w tym przypadku black smokera – jest płynem nadkrytycznym. To takie dziwne procesy fizyczne, zachodzące w tych ekstremalnych warunkach.

Piotr: Weźcie pod uwagę to, że im zimniejsza woda, tym gorsza rozpuszczalność substancji mniej rozpuszczalnych. Jeżeli chcemy sobie zrobić super słodką herbatę, znacznie łatwiej zrobić to z gorącą herbatą, bo w niej więcej cukru się rozpuści. Tu jest podobnie i stąd bierze się zjawisko tego, w cudzysłowie, "dymienia" – w momencie, gdy taka bardzo ciepła woda wydobywa się z komina, bardzo gwałtownie się schładza w kontakcie z otaczającą ją dwustopniową wodą, więc gwałtownie spada rozpuszczalność i zostają wytrącone wszystkie te składniki.

Stąd z jednej strony mamy efekt białego lub czarnego dymienia, a z drugiej strony stąd w ogóle powstawanie kominów hydrotermalnych – wydzielające się gwałtownie, wytrącające się składniki po prostu się osadzają i tworzą sam komin. Przypomina to trochę, jak ktoś może robił kiedyś w szkole doświadczenie z hodowaniem kryształów, chociażby kryształów soli. Najlepiej robi się to tak, że w kubeczku wrzątku rozpuszczamy tyle soli, żeby powstał roztwór nasycony, żeby więcej się już nie dało, a potem zawieszamy w nim niteczkę. Na tej nitce wraz ze stygnięciem wody będą się pojawiały kryształy, właśnie dlatego, że jak stygnie woda, zmniejsza się rozpuszczalność. Później najlepiej zostawić sobie jeden kryształ, wywalić kryształki z dna, bo będą psuły efekt, i można w ten sposób wyhodować pojedynczy, bardzo ładny, duży kryształ.

Ja kiedyś bawiłem się siarczanem miedzi – cudowne robi kryształy, takie niebieściutkie.

Ola: Ja jeszcze dorzucę, że ta sytuacja ze stanem nadkrytycznym wody sprawia, że to, co wydobywa się z komina, jest czymś przejściowym między cieczą a gazem, i wygląda dziwnie. Wszystko wokół faluje, mieni się, migocze. To takie zjawisko wzrokowe, które naukowcy opisywali jako niezwykłe, właśnie z powodu tych właściwości fizycznych.

0:45:10 Kominy hydrotermalne a powstanie życia na Ziemi Posłuchaj

Piotr: Teraz lecimy do kolejnego etapu, czyli powstania życia. Powstania życia w ogóle. Jak wiemy, to wciąż zagadka.

Jest trochę hipotez tłumaczących sam początek powstania życia. Nie będziemy się odnosili do kreacjonistycznych opowieści, bo to nie są hipotezy naukowe, tylko elementy wiary, więc je pozostawiamy. Jest tych hipotez kilka, a ta, którą być może najbardziej kojarzycie – przyznam, że ja sam ją kojarzyłem i uznawałem za w miarę stabilną, co tylko świadczy o moim braku aktualizacji wiedzy – to hipoteza wywodząca się ze słynnego eksperymentu Millera.

To eksperyment jeszcze z lat 50. Chodziło o to, że Miller uznał, że jeżeli weźmiemy taką zupę, jaką tworzyły praoceany, jeszcze bez żadnych elementów życia, i taką atmosferę, jaka wtedy istniała, i w tym wszystkim będziemy generowali pioruny, wyładowania atmosferyczne, to może to doprowadzić do powstania bardziej złożonych związków już organicznych. I rzeczywiście zrobił takie doświadczenie – były dwie kolby, w jednej prazupa, w drugiej atmosfera odpowiadająca tej z praczasów.

Strzelał to wszystko piorunami, po jakimś czasie rzeczywiście powstawały te związki organiczne i wszyscy byli ekstremalnie podekscytowani. Przez wiele lat uznawano, że rzeczywiście to jest ta droga, którą najprawdopodobniej mogło powstać pierwsze zaczątki życia.

Ola: Jeżeli chcecie sobie poczytać więcej o tym eksperymencie – odbył się w 1953 roku, a przeprowadził go Stanley Miller we współpracy z Haroldem Ureyem, i czasami bywa nazywany eksperymentem Millera-Ureya.

Piotr: Tyle tylko, że potem się okazało, że założenia były błędne pod wieloma bardzo względami. Jednym z większych błędów były te dotyczące składu atmosfery, która wówczas była – jak się później dowiedzieliśmy, miała zupełnie inny skład – jak również zbyt optymistycznego założenia dotyczącego gęstości tej prazupy. To, na czym eksperymentowano, miało zdecydowanie zbyt duże stężenie składników jak na możliwości oceanu, jaki mógł istnieć, jaki teraz istnieje.

Więc mimo nośności tej opowieści, od wielu już lat wiemy, że tak to na pewno nie było i nie jest to wyjaśnienie, którego możemy używać, chociaż w głowach większości osób, w tym mojej, wciąż pozostaje jako to najlepsze wyjaśnienie. Bardzo wiele się właśnie zmieniło. Tych hipotez jest wiele, niektóre są bardziej pokręcone, inne mniej – nie ma sensu teraz robić przeglądu po nich, bo to bardziej historia sporów naukowych niż samej wiedzy naukowej.

Ale odkrycie kominów hydrotermalnych bardzo dużo tu zmieniło. Początkowo skupiono się na tych później odkrytych czarnych kominach – różnica dwóch lat w odkryciu, więc to nie jest jakaś wielka różnica – bo tam rzeczywiście istnieje coś kluczowego dla powstawania życia. Chodzi o potencjał redoks, czyli tak naprawdę obecność obok siebie związków, których reakcja może dawać dużo energii – na przykład związków, które mogą się utleniać.

Szczególnie zwrócono uwagę na proces chemiczny łączenia siarczku żelaza z siarkowodorem, który w efekcie daje dwusiarczek żelaza, znany lepiej jako piryt – i to daje bardzo dużo energii. Uznawano, że to być może ten mechanizm, który pozwolił narodzić się życiu.

Te procesy chemiczne plus ta gęsta zupa, zawiesina substancji wydobywających się z głębi Ziemi, mogły być miejscem, gdzie to życie powstawało. I nadal ta hipoteza jest brana pod uwagę. Natomiast okazało się, że większość tych procesów chemicznych, które teoretycznie mogłyby występować, raczej nie występuje – że bardziej się to sprawdza na papierze, między innymi dlatego, że jest tam trochę za ciepło i trochę za kwaśno. To nie do końca pasowało do tego schematu.

Natomiast białe kominy tworzą znacznie lepsze warunki – przede wszystkim jest tam chłodniej, po drugie bardziej zasadowo, i mogą tam zachodzić, a nawet najprawdopodobniej zachodzą, procesy prowadzące do powstawania związków takich jak aminokwasy, nawet białka, nawet elementy RNA – i to na drodze chemicznej, a nie biologicznej, czyli abiotycznej, nie że jakieś organizmy je wytwarzają, tylko że powstaje to w wyniku procesów chemicznych.

To jest ten moment, kiedy muszę się napić łyk herbaty, której Ola nie cierpi – miętowej, z trzech mięt. Bardzo lubię.

Ola: Nie, akurat miętowa jest w porządku. Gorzej, jak pijesz anyżową albo lukrecjową.

Piotr: Głównie piję herbatki lukrecjowe, cudowne są. Nie będę tu robił reklamy firmie, ale jest taka firma, która sprzedaje te herbatki – są dość drogie, ale jeżeli kogoś nie odrzuca lukrecja, są genialne, szczególnie ta z cytryną. Nie polecam.

Dobrze, to co bardzo ciekawe, co mnie zupełnie zaskoczyło – nawet w tych białych kominach mogły powstać pierwsze komórki, ale znowu nie były to komórki biologiczne, tylko mogły powstawać takie pęcherzyki wapienne z udziałem siarczków żelaza i niklu. Na tych pęcherzykach mogły osadzać się lipidy, co tworzyło coś w rodzaju bardzo pierwotnej błony komórkowej, mającej w dodatku różne stężenie na zewnątrz i wewnątrz – wewnątrz była woda z kominów, na zewnątrz woda morska, więc powstawał gradient chemiczny, a to już praktycznie tylko krok do powstania życia.

Co również bardzo ciekawe, wśród naukowców jest dyskusja, co było najpierw – czy najpierw był metabolizm, czy najpierw komórka – bo wcale nie jest oczywiste, że tylko w komórkach mogą zachodzić procesy podobne do metabolizmu. Jeżeli ktoś kojarzy cykl kwasu cytrynowego, czyli cykl Krebsa, to jest bardzo możliwe, że może on zachodzić, przynajmniej częściowo, właśnie w warunkach abiotycznych, czyli czysto chemicznie, poza organizmami.

Teraz trwają rozważania, w jakiej kolejności to się mogło odbywać – być może były już procesy metaboliczne, które później zostały przechwycone przez powstające życie, albo może najpierw powstawały komórki w postaci niebiologicznej, a ten gradient substancji na zewnątrz i wewnątrz prowadził do procesów, które później wytworzyły życie. To bardzo ciekawe, i tych możliwości jest dużo.

To nie jest tak, jak się niektórym wydaje, albo jak niektóre organizacje religijne próbują nam wmawiać, że to absolutnie niemożliwe, że to poza jakąkolwiek granicą prawdopodobieństwa i tylko jakaś interwencja siły wyższej mogła doprowadzić do powstania czegokolwiek. Wręcz odwrotnie – mamy bardzo dużo schematów pozwalających na wytworzenie takiego prażycia, a bardziej się zastanawiamy, który z nich faktycznie miał miejsce na Ziemi, choć nie tylko na Ziemi.

Skoro już o powstawaniu życia – to odsłona chyba ostatnia dzisiejszej opowieści, choć dla mnie super ciekawa: życie w kosmosie.

0:54:41 Enceladus i Europa: kominy hydrotermalne w kosmosie Posłuchaj

Piotr: Świnie w kosmosie. Kto pamięta, gdzie były świnie w kosmosie, ten może napisać w komentarzu, z czego jest hasło "świnie w kosmosie". My z Olą bardzo lubimy to hasło.

Ola: Bardzo.

Piotr: Ale nie powiemy skąd jest. Jest sobie taki księżyc – księżyc z małej litery, bo Księżyc z dużej litery jest jeden, ten nasz ziemski, a księżyc z małej litery, ale za to z wielkiej litery Enceladus – to szósty co do wielkości księżyc Saturna. To całkiem niezła pozycja w tym rankingu, bo Saturn ma zdaje się 83 księżyce, chyba że coś przegapiłem i już odkryli kolejne. Więc szósty to całkiem wysoko.

Ola: I piękny jest.

Piotr: Jest piękny, jest przedziwny, i jest jednym z dwóch miejsc w Układzie Słonecznym poza Ziemią, z którymi wiąże się ogromne nadzieje dotyczące powstania życia. Odkryto, że wystrzeliwana jest z niego krzemionka – leci z niego woda, a w tej wodzie niespodziewanie znajduje się krzemionka, której tam raczej nie powinno być, bo Enceladus jest księżycem o – chyba – najjaśniejszej powierzchni ze wszystkich obiektów w Układzie Słonecznym, znanym z tego, że jest pokryty lodem, w którym znajdują się szczeliny.

Znajdują się one szczególnie w obrębie cieplejszego bieguna południowego. Z tych pęknięć wydobywa się woda z krzemionką. Jest tego na tyle dużo, że stanowi to jeden z głównych składników pierścieni Saturna.

Te pierścienie, choć wyglądają super efektownie i można je dostrzec z Ziemi przez lornetkę, są tak naprawdę bardzo cienkie – to cienka warstwa ułożona grawitacyjnie w taki odblaskowy pierścień, właśnie odblaskowy między innymi dlatego, że zawierają sporo lodu.

Ola: Tak, sporo lodu wodnego, i sporo tego lodu pochodzi właśnie z Enceladusa, który po prostu nieustannie sieje tym lodem, bo wyrzuca na bardzo dużą wysokość, przez gejzery, swoją wodę z głębi oceanu, która momentalnie zamienia się w lód i wchodzi na orbitę Saturna.

Piotr: Sam Enceladus jest pokryty najprawdopodobniej – bo to wciąż hipotezy, choć oparte na niezłych przesłankach – grubaśną warstwą lodu, to około 20 kilometrów lodu najprawdopodobniej, pod którym znajduje się prawdopodobnie około 10 kilometrów płynnego oceanu. Taka warstwa lodu i taka odległość od Słońca powoduje, że światło słoneczne zupełnie nie dociera pod ten lód.

Gdyby nie koncepcja kominów hydrotermalnych, moglibyśmy zakładać, że to całkowicie martwy ocean. Natomiast o ile Ziemia ma swoje gorące jądro, nagrzane między innymi w wyniku procesów rozpadu izotopów promieniotwórczych, o tyle Enceladus jest znacznie mniejszy, nie ma takiego szczęścia, dawno by wystygł, gdyby nie to, że jest cały czas rozciągany i zgniatany przez grawitację Saturna. Gdyby ktoś chciał zobaczyć, jak to działa, polecam wzięcie na przykład kombinerek, najlepiej dwóch sztuk, i gwoździa, i pozginanie nimi tego gwoździa, albo nawet spinacza, choć to gorzej widać, tak żeby go złamać – takie wyginanie w jedną, w drugą stronę, aż pęknie w miejscu przełamywania, i wtedy szybko dotknąć tego miejsca palcem, albo, kto odważny, wargami, bo to miejsce ma dobre termoreceptory. Zobaczymy, że jest tam ciepło – nie super gorąco, ale zdecydowanie się to nagrzewa. Właśnie takie zginanie, rozciąganie powoduje, że wnętrze tego księżyca się nagrzewa, więc jest on aktywny geologicznie. To dość pokrętny proces, bardzo odmienny od tych planetarnych, ale bardzo istotny, i źródło tego ciepła jest, można powiedzieć, trwałe, bo krążenie wokół tak ogromnej planety z tak silną grawitacją jak Saturn powoduje stałe nagrzewanie.

Ta krzemionka, o której wspomniałem, jest o tyle zaskakująca, że przez tak grubą warstwę wody i lodu nie powinna się teoretycznie wydostawać na powierzchnię, bo pochodzi z dna – więc koncepcja jest taka, że tam są właśnie hydrotermalne kominy, powstające w wyniku wydostawania się wody nagrzanej przez te procesy geologiczne, o których mówiłem. I właściwie wystarczy, żeby te same procesy, które są znane na Ziemi, zachodziły tam, i bardzo możliwe, że coś tam pod tym lodem egzystuje. To też istotne dlatego, że brak pola magnetycznego i brak atmosfery powoduje, że księżyc nie jest chroniony przed promieniowaniem kosmicznym, ale taka gruba warstwa lodu i wody wystarczy – więc to życie rzeczywiście może tam powstać i przetrwać. Są bardzo duże nadzieje związane z tym, że na Enceladusie coś ważnego się dzieje.

Drugim takim miejscem, również rozważanym jako potencjalny punkt, gdzie życie mogło się narodzić niezależnie od ziemskiego – a może wcale nie niezależnie, bo jest też teoria panspermii, czyli tego, że życie na Ziemi nie powstało na Ziemi, tylko dotarło skądinąd, kto to tam wie, choć akurat wydaje się, że wtedy te księżyce jeszcze nie funkcjonowały w ten sposób, 4 miliardy lat temu – musiałbym sprawdzić, jak to działało, ale zostawmy – chodzi mi o to, że drugim takim miejscem jest Europa.

To z kolei księżyc drugiego gazowego giganta, Jowisza. To w dodatku księżyc, do którego mam dużo sentymentu, bo jest to jeden z czterech Księżyców Galileuszowych, czyli tych, które można zobaczyć przez lornetkę. To wszystkim bardzo serdecznie polecam, zwłaszcza gdy jest czyste niebo – wziąć lornetkę, im większa, tym lepsza, ale już nawet mała lorneteczka do obserwowania ptaków wystarczy. Znajdźcie sobie Jowisza na niebie – jest mnóstwo aplikacji, które to ułatwiają – i popatrzcie na niego przez lornetkę. Słuchajcie, mnie to urywa łeb.

Ola: Tak, to jest taki moment, kiedy człowiek zaczyna wierzyć w to, że to nie są tylko ilustracje w książkach, w podręcznikach, czy animacje zrobione w National Geographic czy Discovery, ale że to naprawdę tak wygląda, jak spojrzy się przez silniejszy teleskop na Saturna – naprawdę można zobaczyć te jego przepiękne pierścienie. A jak spojrzy się na Jowisza, widać te cztery księżyce galileuszowe bardzo wyraźnie.

Piotr: Jowisz teraz jest, o ile pamiętam, na niebie niewidoczny, ale co i raz powraca. Weźcie lornetkę, popatrzcie, zobaczycie obok Jowisza wyraźnie zazwyczaj cztery, niekoniecznie takie iskierki – to właśnie księżyce galileuszowe. Nie zawsze cztery, bo czasami chowają się za planetą albo przed nią, i co fajne, zróbcie to na przykład w odstępie kilku godzin, albo jednego dnia i następnego dnia, bo one bardzo szybko krążą, więc ich układ szybko się zmienia.

Wracając do tematu – Europa jest najmniejszym z tych czterech księżyców galileuszowych, ma trochę podobną, choć w sumie odmienną budowę do Enceladusa. Mamy tam aż 100 kilometrów wody – najprawdopodobniej lodu jest od 10 do 30 kilometrów, więc podobna warstwa jak na Enceladusie, natomiast pod spodem najprawdopodobniej jest woda, i tej wody może być 70-90 kilometrów, czyli super głęboko. Co ciekawe, na Europie jest 2-3 razy więcej wody niż na całej Ziemi, a przecież Europa nie jest jakimś gigantycznym księżycem.

Tu również mogą zachodzić te procesy, bo tak samo jak Enceladus, Europa jest nieustająco rozciągana i zgniatana, stąd wewnętrzne ciepło, które pozwala tej grubej warstwie oceanu pozostać w stanie płynnym, i duża szansa na istnienie kominów hydrotermalnych, ale też wspomnianego zjawiska serpentynizacji – przypominam, to bardzo powszechne geologiczne zjawisko, w którym skały są zastępowane, a przy okazji wydziela się ciepło. Jeżeli by tak było, są duże szanse na to, że na takiej dużej głębokości, kompletnie bez dostępu do światła, powstaną kominy hydrotermalne, i będą zachodziły procesy mogące doprowadzić do powstania życia.

I co również ważne – to życie jest wtedy bardzo dobrze chronione przed wszelkimi kataklizmami, przed działaniem promieniowania kosmicznego. Nikt raczej nie liczy na to, żeby powstało tam cokolwiek więcej niż jednokomórkowe organizmy, ale kto wie, może są tam pływające smoki i jakieś inne dziwadełka.

Ola: Mieliśmy takie przykłady w literaturze science fiction, że to co…

Piotr: Nie udało się znaleźć?

Ola: Nie, nie udało mi się niestety znaleźć. Mam wrażenie, że przypominam sobie, że to była książka Stanisława Lema, gdzie starano się ochronić lodowy księżyc Europę przed lądowaniem ziemian i zanieczyszczeniem przez ziemską cywilizację.

Piotr: O tym mówiliśmy w jednym z niedawnych odcinków.

Ola: Starałam się znaleźć tytuł tej książki, nie mogę znaleźć, ale okazało się, że w głębiach oceanu żyją ogromne robaki czy też wężowate stwory, bardzo delikatne, i… no dobra, nie będę spoilerować za bardzo. W każdym razie, jeżeli przypominacie sobie, w której to było książce, i jeżeli to było na przykład u Lema, to byłoby bardzo fajnie, ale jeżeli nie, to po prostu przypomnijcie mi, która to była książka, bo to mi spokoju nie daje. Piotrek tutaj nawijał, a ja starałam się nerwowo znaleźć ten tytuł i się nie udało.

Piotr: W każdym razie o odkażaniu, czy raczej w ogóle usuwaniu wszelkich biologicznych śladów ze statków kosmicznych mówiliśmy, jak się nie mylę, w 61. odcinku, czyli o najdziwniejszych przedmiotach, jakie ludzie pozostawili w kosmosie. Albo to były sondy kosmiczne, czyli odcinek 55 albo 57 – zdaje się, że i tu, i tu się coś pojawiało, bo twórcy i operatorzy sond kosmicznych latających w okolice gazowych olbrzymów zdawali sobie sprawę z tego, że nie można sobie pozwolić na zanieczyszczenie, zwłaszcza Europy, naszymi ziemskimi syfami. Stąd decyzja o tym, żeby rozbijać lecące w tamtą stronę sondy, a nie pozwalać im latać bez sensu i na przykład rozbić się później o Europę i skazić ją – to rzadki przejaw odpowiedzialności, który się pojawia u ludzi.

Słuchajcie, to chyba tyle, jeśli chodzi o tę opowieść o kominach hydrotermalnych. Mam poczucie, że ledwie liznęliśmy temat – lizanie komina.

Ola: Lizanie komina o zapachu siarkowodoru.

Piotr: Ale nie tylko.

Ola: No to może, żeby już nie było, słowo na dziś…

Piotr: Poczekaj, bo jeszcze było – przypominam, jeszcze zachęcamy do wpisywania tego słowa, które nam powie, czy wiecie, gdzie były świnie w kosmosie, ale to drugie słowo na dziś.

Ola: A właściwie dwa słowa to…

Piotr: Robaki ryftowe. To dzięki, cześć.

Ola: Cześć.

Źródła

https://divediscover.whoi.edu/hydrothermal-vents/ventbasics/ https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/black-smoker https://www.whoi.edu/oceanus/feature/the-discovery-of-hydrothermal-vents/ https://www.whoi.edu/feature/history-hydrothermal-vents/discovery/1977.html https://deepoceaneducation.org/topic/hydrothermal-vents/ https://www.whoi.edu/feature/history-hydrothermal-vents/discovery/1979-2.html https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007/978-94-007-6644-0_5-1 https://oceanservice.noaa.gov/facts/vents.html