در اعماق تاریک دریای گرینلند، جایی که نور خورشید هیچ شانسی برای رسیدن ندارد، دانشمندان به منظرهای برخوردند که بیشتر شبیه یک «جزیره زنده» در دل سکوت اقیانوس است: تپههایی از هیدرات گازی که از دل بستر دریا گاز و مقدار اندکی نفت خام نشت میدهند و پیرامونشان پر از جانوران اعماق دریاست. این سامانه که «تپههای فریا» نام گرفته، به احتمال زیاد عمیقترین چشمه سرد هیدرات گازی ثبتشده در جهان است.
سرنخ از یک ستون گاز در آب؛ آغاز کشف فریا
به گزارش مجله علمی نیچر، این کشف در جریان مأموریت Ocean Census Arctic Deep EXTREME24 انجام شد؛ یک برنامه میدانی برای پایش تنوع زیستی و فرآیندهای زمینشناسی در شمالگان. پژوهشگران از دانشگاه UiT (دانشگاه قطبی نروژ) و چند شریک علمی دیگر، ابتدا با مشاهده «فلر گازی» در ستون آب—نشانهای از خروج گاز از بستر—به فعالیتی غیرعادی در اعماق زیر کشتی پی بردند.
گام بعدی، اعزام یک زیردریایی هدایتپذیر از راه دور (ROV) بود؛ رباتی مجهز به دوربینهای فشاربالا و بازوهای نمونهبردار که میتواند در عمقهای چند کیلومتری کار کند. ROV وقتی به کف رسید، تپههایی آشکار از مادهای بلوری و یخمانند را ثبت کرد: هیدرات گازی، ترکیبی «قفسمانند» از آب یخزده که مولکولهای گاز—اغلب متان—درون آن به دام افتادهاند.
گروه پژوهشی نمونههایی از نشت متان، مقدار کمی هیدروکربنهای سنگینتر و نفت خام، و همچنین رسوبات اطراف را جمعآوری کرد؛ رسوباتی که برخلاف انتظار، تنها خاک و سنگ نبودند و ردپای یک زیستبوم کامل را در خود داشتند.
هیدرات گازی چیست و چرا این عمق رکوردشکن است؟
هیدراتهای گازی (Gas Hydrates) زمانی شکل میگیرند که فشار بسیار بالا و دمای پایین، آب و گاز—بهویژه متان—را در ساختاری پایدار و کریستالی کنار هم نگه دارد. به زبان ساده: «یخِ قابل اشتعال»؛ البته در شرایط سطح دریا پایدار نیست و بهمحض تغییر فشار/دما میتواند تجزیه شود و گاز آزاد کند.
برآوردهای علمی میگویند نزدیک به یکپنجم متان جهان به شکل هیدرات گازی در رسوبات عمیق دریایی قفل شده است. همین موضوع آن را همزمان به یک موضوع جذاب برای انرژی و یک نقطه حساس برای اقلیم تبدیل میکند: متان یک گاز گلخانهای بسیار قوی است و هر تغییری که باعث آزادسازی آن شود میتواند پیامدهای آبوهوایی داشته باشد.
اما نکته شگفتانگیز «فریا» عمق آن است: حدود ۳۶۴۰ متر زیر سطح، یعنی بیش از ۳.۵ کیلومتر پایینتر از سطح دریا. بیشتر چشمههای سرد هیدرات گازی که تا امروز ثبت شدهاند، کمتر از ۲۰۰۰ متر عمق دارند. همین اختلاف عمق، این سامانه را به یک آزمایشگاه طبیعی منحصربهفرد برای مطالعه چرخه کربن در اعماق اقیانوس و پایداری مخزنهای متان تبدیل میکند.
جیولیانا پنیری، از دانشمندان ارشد این مأموریت، در توصیف اهمیت یافتهها اشاره کرده که چنین کشفی «قواعد بازی» را درباره اکوسیستمهای اعماق شمالگان و چرخه کربن بازنویسی میکند؛ زیرا با سامانهای مواجهایم که هم از نظر زمینشناسی فعال است و هم از نظر زیستی غنی—ترکیبی که پیامدهای مستقیم برای تنوع زیستی، فرآیندهای اقلیمی و مدیریت آینده مناطق قطبی دارد.
زندگی بدون نور: سوخت زیستی از متان و سولفید
وقتی خورشید در کار نیست، حیات در اعماق چگونه ادامه پیدا میکند؟ پاسخ در «شیمی» نهفته است. بسیاری از جانوران اعماق دریا بهطور مستقیم یا غیرمستقیم به میکروبهای شیمیوسنتز (Chemosynthetic) وابستهاند؛ میکروبهایی که بهجای فتوسنتز، از ترکیباتی مثل متان، سولفید و سایر هیدروکربنها انرژی میگیرند و آن را به ماده آلی تبدیل میکنند. این ماده آلی، پایه زنجیره غذایی یک زیستبوم کامل میشود.
در تپههای فریا، دقیقاً همین «سوخت» از بستر دریا نشت میکند: متان و در مقیاس کمتر هیدروکربنهای سنگینتر. نتیجهاش یک جامعه زنده چشمگیر است: کرمهای لولهای از خانوادههای سیبوگلینید و مالدانید، حلزونهای ریز از گروههای اسکِنهاید و ریسوئید، و آمفیپودهای ملیتید. ترکیب خانوادهای این جانوران، شباهت جالبی با زیستبومهای پیرامون دودکشهای گرمابی (Hydrothermal Vents) در عمقهای مشابه در شمالگان دارد؛ انگار این زیستگاهها مثل جزایری پراکنده در کف اقیانوس، با هم پیوندهای اکولوژیک پنهان دارند.
ردپای گرینلندِ گرمِ میوسن در رسوبات امروز
یکی از بخشهای جذاب ماجرا، سرنخهای شیمیایی در رسوبات نمونهبرداریشده است. ترکیبات آلی یافتشده نشان میدهند منشأ نفت و احتمالاً بخشی از گازها میتواند به بقایای گیاهان گلدار برگردد؛ گیاهانی که زمانی در گرینلندی بسیار گرمتر و جنگلیتر رشد میکردند. این سناریو با دوره میوسن (حدود ۲۳ تا ۵.۳ میلیون سال پیش) همخوان است؛ دورهای که آبوهوا در بسیاری از نقاط زمین ملایمتر بود و چشمانداز شمالگان با امروز تفاوت چشمگیر داشت.
این ذخایر غنی از کربن، از یک سو برای جانوران اعماق فرصت زندگی فراهم میکند—برای یک کرم لولهای یا آمفیپود، تپههای فریا یک «شهر پررونق» است—و از سوی دیگر توجه صنایع و دولتها را به منابع زیرسطحی شمالگان جلب میکند.
انرژی، معدنکاری اعماق و یک پرسش بزرگ درباره حفاظت
نویسندگان پژوهش یادآوری میکنند که با وجود پیشرفتهای مهم در شناخت پراکندگی و غلظت هیدراتهای گازی، چالش بزرگی باقی است: ارزیابی دقیق هیدراتها بهعنوان منبع انرژی و درک نقش آنها در تغییر اقلیم جهانی. هیدرات متان از نظر تئوریک میتواند یک منبع انرژی باشد، اما استخراج آن پیچیده، پرهزینه و از نظر زیستمحیطی پرریسک است—بهخصوص اگر باعث بیثباتی رسوبات و آزادسازی متان شود.
در کنار این موضوع، معدنکاری اعماق دریا تاکنون بیشتر روی گرههای چندفلزی (Polymetallic Nodules) متمرکز بوده است؛ تودههایی در اندازه سیبزمینی که مواد معدنی کمیاب و پرکاربرد در فناوریهایی مثل گوشیهای هوشمند را در خود دارند. با این حال، هنوز روشن نیست دستکاری وسیع کف دریا چه پیامدی برای زیستبومهای کندرشد و شکننده اعماق خواهد داشت—بهویژه در سیارهای که سامانههای طبیعیاش همین حالا هم تحت فشار تغییرات اقلیمی است.
جان کاپلی، بومشناس دریایی از دانشگاه ساوتهمپتون که در این مأموریت حضور داشت، هشدار داده احتمالاً چشمههای سرد بسیارعمیق دیگری هم در این منطقه منتظر کشف هستند و حیات پیرامون آنها میتواند سهم مهمی در تنوع زیستی اعماق شمالگان داشته باشد. از نگاه او، شباهتهای پیدا شده بین حیات این چشمه و دودکشهای گرمابی نشان میدهد این زیستگاههای «جزیرهمانند» باید در برابر اثرات احتمالی معدنکاری آینده محافظت شوند.
چرا تپههای فریا برای علم اقلیم و تنوع زیستی مهماند؟
تپههای هیدرات گازی فریا یک نقطه تلاقی کمنظیر میان زمینشناسی فعال، میکروبشناسی شیمیوسنتز، و اکولوژی اعماق دریاست. از یک طرف، مطالعه نرخ نشت متان و پایداری هیدراتها میتواند به مدلهای چرخه کربن و پیشبینی رفتار مخازن متان در سناریوهای گرمایش کمک کند. از طرف دیگر، فهرست گونهها و ارتباط احتمالی آنها با زیستگاههای مشابه—مثل منافذ گرمابی—نشان میدهد تنوع زیستی شمالگان در اعماق، شاید بیشتر از آن چیزی باشد که تا امروز میشناختیم.
در نهایت، این کشف یک پیام روشن دارد: هنوز بخش بزرگی از اقیانوس—حتی در مناطق مطالعهشده—ناشناخته مانده است. و گاهی یک «فلر گازی» در ستون آب کافی است تا پرده از جهانی برداشته شود که هم برای علم جذاب است و هم برای آینده مدیریت منابع و حفاظت از محیطزیست حیاتی.
