Atlanto dugne – karščiausias Žemėje vanduo: +464ºC (Video)
(3)
Ar gali vanduo būti aukštesnės nei +100ºC temperatūros ir išlikti skysto būvio? Dar prieš keletą metų Džeikobso universiteto (Jacobs University) Bremene (Vokietija) geochemikė Andrea Košinsky (Andrea Koschinsky) Atlanto vandenyno dugne aptiko šį tą išties neįtikėtino. „Tai yra vanduo, – teigė ji. – Tačiau visai ne toks, kokį mes jį pažįstame.“ Trijų kilometrų gylyje A. Košinsky tyrinėtojų grupė tuomet aptiko karščiausią Žemėje vandens telkinį. Sunku patikėti, tačiau vandens temperatūra ten siekė nuo +407ºC iki +464ºC, ir buvo vadinamosios superkritinės būsenos (tarpinė būsena tarp skysto ir dujinio būvio).
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia
tik entuziazmo.
Virš milžiniško magmos burbulo susiformavęs neįprastai karštas vanduo yra laikomas vadinamosios superkritinės būsenos skysčiu (angl. – „supercritical state fluid“). Tokio aptikti gamtoje iki šiol nėra pavykę. Superkritinės būsenos vandeniu spjaudosi du Atlanto dugne veikiantys tamsieji povandeniniai geizeriai (angl. – „black smokers“) – „Two Boats and Sisters Peak“.
A. Košinsky tvirtinimu, geizerių švirkščiamas vanduo yra tarpinės būsenos – nei skystas, nei dujinis (garai). Mokslininkė mano, jog atradimas galėtų suteikti pirminių žinių apie tai, kaip pagrindiniai mineralai ir medžiagos (pavyzdžiui, varis, geležis ar auksas) išsiveržė iš žemės gelmių ir pateko į vandenynus.
Kylant temperatūrai, skysčiai užverda ir virsta dujomis. Kylant slėgiui, dujos vėl virsta skysčiu. Abu šie veiksniai, pasiekus tam tikrą kritinį tašką, sukelia keisto reiškinio atsiradimą – dujos ir skystis susilieja į vadinamąjį superkritinės būsenos skystį. Vandens atveju, šis skystis būna tankesnis už garus, tačiau retesnis ir lengvesnis už vandenį, kuris superkritinės būklės skysčiu tampa, esant 647 ºK temperatūrai ir 22 MPa slėgiui.
Laboratorijose jau yra pavykę šią kritinę ribą peržengti manipuliuojant tiek gėlu, tiek jūros vandeniu. Tačiau gamtoje aptikti natūralų superkritinės būklės vandens telkinį iki A. Košinsky ir jos kolegų nėra pavykę niekam. Geochemikai manė, jog jei tokį telkinį pavyktų surasti, jis veržtųsi iš labai gilių hidroterminių šaltinių.
2005 m. mokslininkų komanda, kurios sudėtyje buvo ir A. Košinsky, tyrė 5º į pietus nuo pusiaujo esančią pietinį povandeninio Vidurio Atlanto kalnagūbrio pakraštį, kur ir buvo aptiktas povandeninių geizerių rajonas. Geizerių temperatūrų pakartotinai išmatuoti tyrinėtojai sugrįžo 2006 ir 2007 m.
Kompiuterinis modeliavimas prognozavo, jog iš povandeninių geizerių besiveržiantis skystis turėtų nusėsti aplinkinėse daubose, plyšiuose ir panašiuose dugno dariniuose. Superkritinę būseną vanduo įgyja esant +407ºC temperatūrai ir 300 barų slėgiui. Kadangi superkritinės būsenos vanduo yra gerokai retesnis už skystą vandenį, povandeniniai geizeriai jį „iššauna“ ant jūros dugno jis nelyginant burbulą.
Pirmojo vizito metu tyrėjai povandeniniuose geizeriuose užfiksavo +407ºC temperatūrą. Būta ir periodų, kai superkritinės būsenos vanduo 20-čiai sekundžių pasiekdavo +464ºC.
Tyrėjų įsitikinimu, superkritinės būsenos vanduo iš žemės gelmėse glūdinčių uolienų labai efektyviai „išplauna“ metalus ir kitus elementus – kur kas efektyviau už skystą vandenį ar garus. Auksas, varis, geležis, manganas, siera ir daugelis kitų elementų iš Žemės gelmių išsilaisvina tuomet, kai juos povandeniniai geizeriai iššvirkščia kartu su superkritinės būsenos vandeniu.
Kai kurie iš šių elementų (pavyzdžiui, siera) prie milžiniško slėgio, aukštos temperatūros ir visiškos tamsos prisitaikiusiems organizmams atstoja energijos šaltinį. Analogišką funkciją mažesniame gylyje gyvenančių bakterijų organizmuose atlieka manganas. Geležis yra gyvybiškai svarbus elementas fitoplanktono fiziologiniuose procesuose.
A. Košinsky vertinimu, iš povandeninių geizerių galėtų būti kilusi beveik pusė viso pasauliniame vandenyne esančio magnio ir maždaug dešimtadalis geležies. Kadangi superkritinės būsenos skysčių iki šiol gamtoje nebuvo aptikta, kaip konkrečiai vyksta vandenynų „tręšimas“ šiomis tiesiai iš Žemės gelmių pumpuojamomis mineralinėmis medžiagomis, dar nėra žinoma.
„Atlikti gręžimo ar kasinėjimo darbus povandeninių geizerių zonose kol kas techniškai neįmanoma, – tvirtina A. Košinsky. – Ypač aukštos temperatūros neatlaikytų jokia plutos gręžimo įranga. Ji paprasčiausiai išsilydytų. Tad vienas iš labiausiai prieinamų tyrimo metodų kol kas yra kompiuterinis modeliavimas.“
„Kolegų atradimas yra labai reikšmingas, – teigia Vūdshoulo okeanografijos instituto (Woods Hole Oceanographic Institute, WHOI) atstovas Denas Fronaris (Dan Fornari). – Aukšta povandeninių versmių temperatūra ypatingai įdomi tuo, jog kalnagūbris, kuriame jos buvo aptiktos, plečiasi ne taip sparčiai, kaip, tarkim, Ramiojo vandenyno dugne stūksantys kalnagūbriai, kur magma yra arčiau jūros dugno. Tad visai realu, jog superkritinės būsenos vandens turėtų būti ir Ramiojo vandenyno dugne. Be to, aptiktas geizerių telkinys leidžia spręsti apie pakankamai intensyvų Vidurio Atlanto kalnagūbrio regionas išgyvenamą magminį periodą, kuris tęsiasi jau ne vienerius metus.“