Ontstond
het leven in een ‘verzonken stad’?
Nieuw
type hydrothermale uitlaat ontdekt - 19-07-2001
Op
de bodem van de Atlantische Oceaan werd eind vorig jaar een nieuw
type hydrothermale uitlaat gevonden, die de ‘Verzonken Stad’ werd
gedoopt. Deze uitlaten zijn vreemde ecosystemen die doorgaans ontstaan
onder invloed van vulkanische activiteit op de zeebodem. De laatste
jaren werden ze intensief onderzocht, in het bijzonder omdat sommige
wetenschappers vermoeden dat het leven op aarde hier ontstond. Nu
blijkt dat de ‘Verzonken Stad’ op een heel andere manier is ontstaan
en misschien nog meer lijkt op de uitlaten die miljarden jaren geleden
op de aarde te vinden waren.
20.000
mijlen onder zee
Soms lijkt het erop dat elke vierkante centimeter van onze planeet
al verkend en bestudeerd is, maar de oceaanbodem verbergt nog heel
wat geheimen. Hydrothermale
uitlaten bijvoorbeeld, die nu heel wat aandacht trekken maar pas
in 1977 werden ontdekt. Het zijn scheuren in de oceaanbodem, waaruit
heet – tot 350°C – water in de oceaan spuit. Door de enorme druk op
de bodem van de oceaan blijft het water vloeibaar en kookt het niet.
Zuiver water is het evenmin, het gaat om complexe oplossingen van
tal van elementen afkomstig uit de rotslagen waarlangs het hete water
passeert. De uitlaten kunnen in grootte variëren van enkele centimeters
tot enkele meters. Doorgaans hebben de uitlaten een zwarte kleur wat
hen de naam ‘Black
Smokers’ opleverde.
Wetenschappers dachten het mechanisme dat verantwoordelijk is voor
het ontstaan van hydrothermale uitlaten ondertussen wel doorgrond
te hebben. Ze worden gevormd op plaatsen waar de aardkorst langzaam
scheurt, waardoor magma naar boven komt en onderzeese bergketens vormt.
Het zeewater – erg koud op deze diepten – sijpelt door kraken en spleten
door de oceaanbodem, soms tot op enkele kilometer diepte. Daar wordt
het tot hoge temperaturen opgewarmd en door chemische reacties met
de omgeving omgevormd tot een chemisch mengsel van allerlei elementen,
waarna het weer opstijgt.
Op de zeebodem zet het hete water materiaal af waardoor opvallende
structuren ontstaan, vaak verscheidene meters hoog. Opvallender is
nog dat deze vijandige omgeving – het is er bijzonder heet, nooit
dringt er zonlicht door, voor de meeste bekende organismen zijn de
uitlaten erg giftig en de druk is er extreem groot – wemelt van het
leven. Men vindt er niet alleen eencellige organismen, maar ook mosselen,
garnalen, krabben, kreeften en de snelgroeiende ’buiswormen”,
die op één jaar tijd meer dan 2 meter lang kunnen worden. Een erg
rijk ecosysteem dus, dat wetenschappers het vermoeden heeft gegeven
dat al het leven op aarde wel eens op de bodem van de oceaan ontstaan
zou kunnen zijn.
Nieuw
type uitlaat
In december 2000 stootten oceanografen op de bodem van de Atlantische
oceaan op een verzameling hydrothermische uitlaten die aanzienlijk
afwijkt van eerder ontdekte voorbeelden. Omdat deze uitlaten op het
Atlantisch Massief werden gevonden, en de structuren wel enige gelijkenissen
vertonen met bouwwerken, doopten zij het ecosysteem ‘de Verzonken
Stad’. Wat als eerste opviel, was de uitzonderlijke grootte van sommige
uitlaten. Het pronkstuk van de Verzonken Stad, Poseidon, is maar liefst
60 meter hoog en groeit nog steeds. Hydrothermische uitlaten op andere
locaties halen maximaal 25 meter. De structuren op het Atlantisch
Massief zijn dan ook bijna volledig carbonaat, net zoals kalksteen
in grotten, en hebben een witte tot beige kleur. Totnogtoe werden
alleen uitlaten ontdekt die uit een mix van sulfiden bestaan, en een
grauwzwarte kleur hebben.
Belangrijker nog is de locatie van de uitlaten, op een afstand van
15 kilometer van de dichtst bijzijnde midoceanische heuvelrug, tot
voor kort de typische vindplaats van hydrothermale uitlaten. De aardkorst
waarop de Verzonken Stad zich heeft geïnstalleerd werd bovendien al
1,5 miljoen jaar geleden gevormd, terwijl ‘black smokers’ zich onveranderlijk
op erg jonge aardlagen, net gevormd door opwellend magma, bevinden.
De stad ligt daarentegen in een gebied waar vulkanische uitbarstingen
zeldzaam zijn en slechts om de 5000 tot 20.000 jaar optreden. Standaard
uitlaten krijgen elke 5 à 10 jaar een uitbarsting te verteren, en
zijn dan ook minder stabiel.
Het water dat uit de uitlaten van de Verzonken Stad omhoog borrelt
is nauwelijks warm te noemen: 40 tot 75°C. Ook de plaatselijke fauna
is anders en bestaat voornamelijk uit micro-organismen, die evenwel
zo sterk vertegenwoordigd zijn dat op sommige rotsen zelfs na vergroting
alleen maar microben te zien zijn en niets van de onderliggende mineralen.
Grotere diersoorten lijken echter afwezig te zijn en de enkele mossel
of kreeft die toch werd ontdekt leek eerder een toevallig bezoek aan
de Verzonken Stad te brengen.
Bijna een half jaar na de ontdekking van het Atlantis-complex, denkt
een onderzoeksgroep onder leiding van Deborah Kelley van de University
of Washington te weten wat de oorzaken van al deze verschillen
zijn. De Verzonken Stad is volgens hen niet ontstaan onder invloed
van vulkanische warmte, maar door een chemisch proces. Het zeewater
dringt diep door in het millennia-oude mantelgesteente en brengt een
chemische reactie op gang waardoor één soort gesteente – olivijn –
in serpentijn
wordt omgezet. Bij dit proces komt warmte vrij, waardoor het water,
inmiddels rijk aan methaan en waterstof, opwarmt en weer opstijgt.
Het zijn de eerste – en voorlopig enige – uitlaten die op deze chemische
manier ontstaan, maar Kelley vermoedt dat er nog heel wat andere voorbeelden
onder het wateroppervlak verscholen zitten. In de buurt van het Atlantisch
Massief alleen al zijn er nog drie plekken waar alle voorwaarden voor
het ontstaan van een nieuwe verzonken stad vervuld zijn. En er vallen
mogelijk nog veel meer van dit type uitlaten te vinden, aangezien
heel wat sites tekenen vertonen die geassocieerd worden met de uitstoot
van methaan- en waterstofrijk water. Het komt er alleen op aan ze
te vinden, zegt de onderzoekster.
Hydrothermische uitlaten worden al langere tijd aangewezen als plaatsen
die grote gelijkenissen vertonen met de locaties waar het eerste leven
op aarde misschien ontstond. De uitlaten zouden de juiste chemische
mix kunnen bevatten die uiteindelijk het hele evolutionaire proces
aan de gang bracht. Volgens Kelley kan de Verzonken Stad wat dit betreft
nog heel wat meer interessant onderzoeksmateriaal opleveren. Deze
chemische variant van de uitlaten zou volgens sommige meer gelijkenissen
vertonen met de systemen die op een jonge aarde bestonden. Bovendien
zijn ze minder onderhevig aan ingrijpende veranderingen dan de vulkanische
uitlaten. En misschien verschuilen soortgelijke uitlaten zich wel
onder het ijs op de Jupiter-maan Europa... . Maar het is uiteraard
wat vroeg om over deze hypotheses diepgaande uitspraken te doen, want
het onderzoek is nog lang niet afgerond. Men is in elk geval al druk
aan de gang het DNA van de micro-organismen die de Verzonken Stad
bevolken te analyseren, in de hoop zo weer wat dichter te komen bij
de oorsprong van het leven.
David
de Vaal
Aansluitende artikels:
Hoe
seks ontstond – 11-07-2001
Koraalverbleking
als aanpassing aan eco-stress? – 15-06-2001
Piepklein
fossiel herschrijft evolutie zoogdieren - 28-05-2001
Related links:
Reis
naar de diepte
Hydrothermale
uitlaten
De
‘Black Smoker’ expeditie
PMLE
Vents program
Real
Time gegevens van hydrothermale uitlaten voor de kust van Oregon
De
bewoners van de uitlaten
©
David de Vaal
