Kuva haista ui rauhallisesti aktiivisen vedenalaisen tulivuoren sisällä tuntuu elokuvamaiselta, mutta se on tieteellistä todellisuutta. Syrjäisellä eteläisellä Tyynellämerellä sijaitsevasta Kavachi-tulivuoresta on tullut yksi kiehtovimmista meribiologian ja geologian tutkimuspaikoista.
Tämä Salomonsaarten rannikon edustalla sijaitseva tulivuori yhdistää tiheät purkaukset, erittäin happaman veden ja poikkeuksellisen korkeat lämpötilat . Silti sen sisältä on dokumentoitu silkkihaita ja vasarahaita, mikä on saanut tutkimusretkikunnat huipputeknologian avulla yrittämään ymmärtää, miten ne voivat selviytyä niin vihamielisessä ympäristössä.
Vedenalainen tulivuori nimeltä "Sharkcano"
Kavachin sukellusvenetulivuori sijaitsee noin 32 kilometrin päässä Salomonsaarilta Oseaniassa, ja sitä pidetään yhtenä Tyynenmeren aktiivisimmista tulivuorista. Sen purkauksia, joihin liittyy kaasupäästöjä ja värjäytyneitä vesipatsaita, on havaittu useita kertoja pinnalta.
Vuonna 2015 tieteellinen retkikunta dokumentoi ensimmäistä kertaa haiden läsnäolon vedenalaisessa kraatterissa , mikä herätti valtavasti median ja tieteellistä kiinnostusta. Löydön jälkeen tulivuoresta tuli yleisesti tunnettu nimellä "Sharkcano", lempinimi, joka kuvaa täydellisesti ilmiön harvinaisuutta.
Silkkihaiden ja vasarahaiden havaitseminen niin äärimmäisessä ympäristössä ei ole pelkkä outo anekdootti, vaan se on avannut sarjan kysymyksiä siitä, miten ekosysteemit ovat järjestäytyneet aktiivisissa tulivuorissa meren alla ja mitkä mekanismit antavat näiden eläinten kestää olosuhteita, jotka periaatteessa olisivat tappavia.
Vaikka Kavachi on jatkuvassa toiminnassa ja sen vedet ovat täynnä vulkaanisia hiukkasia ja kaasuja , havainnot paljastavat, että nämä saalistajat eivät ainoastaan tule paikalle satunnaisesti, vaan näyttävät käyttävän tulivuoren sisätilaa osana tavanomaista elinympäristöään.
Tieteellinen retkikunta ja sen yhteys Eurooppaan
Tämän työn takana on kansainvälinen meritieteen, robotiikan ja vulkanologian asiantuntijaryhmä , jolla on yhteyksiä laitoksiin, jotka tekevät säännöllisesti yhteistyötä eurooppalaisten ilmastonmuutoksen ja vulkaanisten vaarojen tutkimukseen omistautuneiden keskusten kanssa. Vaikka tulivuori sijaitsee Oseaniassa, saadut tiedot ovat merkityksellisiä eurooppalaisille ja espanjalaisille tutkijoille, jotka ovat kiinnostuneita äärimmäisistä ekosysteemeistä ja vulkaanisten kaasujen vaikutuksesta valtamereen.
Tutkimusta johtaa meri-insinööri Brennan Phillips , joka työskentelee National Geographicin projekteissa, yhdessä Queenslandin yliopiston Alistair Grinhamin ja Queenslandin teknillisen yliopiston Matthew Dunbabinin kanssa. Heidän työnsä on osa maailmanlaajuisia tieteellisiä verkostoja, joihin kuuluu myös eurooppalaisia vedenalaiseen robotiikkaan ja tulivuorten seurantaan erikoistuneita ryhmiä.
Eurooppalaiselle tiedeyhteisölle tämäntyyppinen tutkimus tarjoaa erittäin arvokkaan viitekehyksen vedenalaisten tulivuorten ja merenelävien vuorovaikutuksen ymmärtämiseksi. Tämä on kiinnostavaa myös esimerkiksi Välimerellä tai Itä-Atlantilla, joilla on aktiivisia vulkaanisia rakenteita, vaikkakin vähemmän äärimmäisiä kuin Kavachi.
Lisäksi tässä projektissa kehitetyt tekniikat, erityisesti edullisten sensoreiden ja autonomisten havaintojärjestelmien osalta , ovat sovellettavissa tutkimukseen Euroopan vesillä, hydrotermisiltä alueilta aina luonnollisten hiilidioksidipäästöjen alueille, joita käytetään laboratorioina valtamerten happamoitumisen tutkimiseen.
Kertakäyttörobotit tappavaan ympäristöön menemiseen
Koska Kavachin sisätilat ovat tutkijoiden omien sanojen mukaan "voi tappaa sinut melko helposti ", ainoa järkevä tapa tutkia niitä on robottiteknologian käyttö. Tutkimusryhmä on valinnut suhteellisen yksinkertaisia, edullisia ja tavallaan lähes kertakäyttöisiä ajoneuvoja.
Nämä robotit on suunniteltu kestämään korkeita lämpötiloja, turbulenssia ja pienten vedenalaisten räjähdysten aiheuttamia iskuja. Jotkut on jopa rakennettu kierrätetyistä PVC-putkista ja helposti saatavilla olevista komponenteista, mikä alentaa kustannukset vain muutamaan sataan dollariin yksikköä kohden – hyvin alhainen luku verrattuna perinteisiin ROV-laitteisiin (kauko-ohjattaviin ajoneuvoihin).
Heidän mukanaan kuljettamiinsa laitteisiin kuuluvat akustiset syvyysanturit, lämpötila-anturit, kiihtyvyysanturit ja kamerat . Tämän yhdistelmän ansiosta robotit eivät ainoastaan tallenna kuvia tulivuoren sisätiloista, vaan myös luovat yksityiskohtaisia profiileja veden fysikaalisesta ja kemiallisesta käyttäytymisestä.
Päätavoitteena on mitata mahdollisimman lähellä purkausaukkoa keskeisiä parametreja, kuten veden pH:ta, hiilidioksidipitoisuutta ja lämpötilan vaihteluita juuri ennen purkauksia, niiden aikana ja niiden jälkeen. Nämä tiedot auttavat ymmärtämään, miten ekosysteemi muodostuu ja säilyy tällaisissa äärimmäisissä olosuhteissa.
Koska Kavachi sijaitsee hyvin syrjäisellä alueella, logistiikka sanelee myös laitteiden suunnittelun: tiedemiehet vaativat, että robottien on mahduttava pienkoneen käsimatkatavaroihin ja että ne on helppo korjata tai vaihtaa paikan päällä. Tämä lähestymistapa on herättänyt kiinnostusta useissa kansainvälisissä merentutkimushankkeissa.
Äärimmäinen kemia: matala pH, korkeat lämpötilat ja vulkaaniset kaasut
Alustavat mittauskampanjat paljastivat, että tulivuoren ympäröivällä alueella veden pinnalla pH laskee jyrkästi , mikä viittaa huomattavasti korkeampaan happamuuteen kuin ympäröivässä meressä. Näitä olosuhteita pidetään yleensä yhteensopimattomina suuren merielämän läsnäolon kanssa.
Lisäksi anturit ovat havainneet jopa kymmenen astetta normaalia korkeampia veden lämpötiloja tuuletusaukkojen lähellä. Merieläimille nämä lämpötilaerot aiheuttavat huomattavaa stressiä, erityisesti yhdistettynä erittäin huonoon näkyvyyteen ja korkeaan hienojakoisen suspendoitunutta sedimenttiä sisältävään pitoisuuteen.
Robotit ovat myös vahvistaneet, että Kavachi on merkittävä kasvihuonekaasupäästöjen lähde vesipatsaaseen, mukaan lukien vulkaanisen toiminnan hiilidioksidipäästöt. Tämän tyyppinen luonnollinen päästö on erittäin kiinnostavaa eurooppalaisille tutkijoille, jotka tutkivat valtamerten hiilitasapainoa ja sen yhteyttä maapallon ilmastoon.
Osa tehtävästä sisältää kallionpalojen ja äskettäin purkautuneen vulkaanisen aineksen keräämistä, jotka juurtuvat tulivuoren ulkoiseen rakenteeseen. Näiden näytteiden avulla tutkijat voivat rekonstruoida tulivuorenpurkausten lähihistoriaa ja ymmärtää paremmin, miten fyysinen alusta, jolle biologiset yhteisöt asettuvat, uusiutuu.
Vihamielisestä ympäristöstä huolimatta tiedot osoittavat, että tulivuoren ympärille lyhyillä etäisyyksillä muodostuu mosaiikki mikro-elinympäristöjä, joiden olosuhteet vaihtelevat suuresti. Nämä voivat tarjota tilapäisiä turvapaikkoja eri lajeille, mukaan lukien haille itselleen.
Silkkihait ja vasarahait käsittämättömässä paikassa
Yksi silmiinpistävimmistä näkökohdista on se, että kamerat ovat selvästi tunnistaneet vedenalaiseen kraatteriin tunkeutuvia ja siellä liikkuvia silkkihaita (Carcharhinus falciformis) ja vasarahaita . Vaikka kuvat eivät aina ole teräviä sameuden vuoksi, vasarapäiden siluetti on yksiselitteinen.
Tämän kokoisten eläinten läsnäolo näin happamassa, sameassa ja kuumassa ympäristössä on ristiriidassa perinteisen käsityksen kanssa näistä vedenalaisista tulivuorista , joita vielä äskettäin pidettiin lähes karuina tiloina suurille petoeläimille. Havainnot sen sijaan viittaavat siihen, että hait eivät ainoastaan vieraile näillä alueilla, vaan saattavat jopa käyttää niitä säännöllisesti.
Ei ole täysin selvää, mitä nämä eläimet tarkalleen ottaen etsivät Kavachin sisältä. Jotkut hypoteesit viittaavat siihen, että ne saattavat hyötyä vulkaanisten ravinteiden houkuttelemasta tilapäisestä saalismäärän runsaudesta , kun taas toiset esittävät, että kraatterin sisätilat voisivat tarjota niille jonkinlaisen edun, kuten suojan muilta saalistajilta tai loisilta.
Olipa selitys mikä tahansa, näiden haiden käyttäytymisestä niin äärimmäisessä ympäristössä on tullut ensisijainen tutkimusalue, jotta voidaan ymmärtää paremmin niiden ekologista joustavuutta ja kykyä sopeutua äkillisiin elinympäristömuutoksiin.
Teknisistä rajoituksista huolimatta jokainen uusi robottisukellus tarjoaa pieniä tietomurusia , joiden avulla voimme profiloida niiden liikkumista, kuinka kauan ne pysyvät tulivuoren sisällä ja millä alueilla ne näyttävät viihtyvän intensiivisimmin.
Mahdolliset sopeutumiset ja kyky ennakoida purkauksia
Suuri kysymys on, miten nämä eläimet selviävät ympäristöstä, jossa yhdistyvät korkea happamuus, epävakaat lämpötilat ja voimakkaat tulivuorenpurkaukset . Jotkut asiantuntijat arvelevat, että ne ovat saattaneet kehittää fysiologisia sopeutumisia, joiden avulla ne sietävät suurempia hiilidioksidipitoisuuksia ja lämpötilan vaihteluita kuin muut hait.
Toinen tutkimuslinja keskittyy haiden kykyyn havaita purkauksen varhaisia merkkejä . Näiden eläinten tiedetään olevan erittäin herkkiä paineen, tärinän ja sähkökenttien muutoksille, joten on mahdollista, että ne saattavat havaita purkauksen varhaisia merkkejä ja poistua kraatterista ennen kuin tilanteesta tulee vaarallinen.
Tutkijat kehittävät uusia moduuleja ja sensoreita, joilla voidaan tarkemmin mitata tulivuoren sisällä olevia paineaaltoja ja fyysisiä vaihteluita , ja tavoitteena on korreloida ne videotallenteissa havaitun käyttäytymisen kanssa. Tavoitteena on selvittää, missä määrin hait sietävät näitä häiriöitä vai välttävätkö ne niitä järjestelmällisesti.
Näiden lajien selviytymiskyvyn ymmärtäminen aktiivisessa tulivuoressa ei ole pelkästään akateemista kiinnostusta: se voi myös antaa vihjeitä siitä, miten suuret meripedot reagoivat tulevaisuuden lämpimämpien ja happamoituneiden valtamerien skenaarioihin. Tämä kysymys huolestuttaa tutkijoita ympäri maailmaa, myös Euroopassa.
Jos vahvistetaan, että näillä hailla on epätavallinen suvaitsevaisuus, se voisi avata oven vertaileville tutkimuksille muiden alueiden, kuten Pohjois-Atlantin tai Välimeren, populaatioiden kanssa, jotta voidaan arvioida äärimmäisiin olosuhteisiin sopeutumiseen liittyviä geneettisiä tai fysiologisia eroja .
Luonnollinen laboratorio tulevaisuuden valtamerien ymmärtämiseen
Monille tiedemiehille Kavachi toimii lähes luonnollisena laboratoriona, jossa happamoituminen, lämpeneminen ja kaasupäästöt yhdistyvät suljetussa tilassa. Siellä elävien organismien reaktioiden tarkkaileminen auttaa ennakoimaan joitakin muutoksia, joita voi tapahtua maapallon muissa osissa, jos valtamerten lämpötilat ja hiilidioksidipitoisuudet jatkavat nousuaan.
Euroopan yhteisön kiinnostus tällaisiin ympäristöihin johtuu niiden kyvystä testata teoreettisia malleja meriekosysteemien keskeisten lajien haavoittuvuudesta ja sopeutumiskyvystä . Hait ovat huippupetoja, ja niillä on keskeinen rooli ravintoketjujen tasapainon ylläpitämisessä.
Lisäksi kompaktien ja taloudellisten robottien kanssa saatu kokemus toimii referenssinä seurantaprojekteille muissa vedenalaisissa tulivuorissa ja hydrotermisillä alueilla ympäri maailmaa, joihin osallistuu myös tutkimusryhmiä Espanjasta ja muualta Euroopasta.
Niin kutsutusta "Sharkcanosta" on tullut esimerkki siitä, miten helposti saavutettavan teknologian, kansainvälisen yhteistyön ja tieteellisen uteliaisuuden yhdistelmä voi paljastaa odottamattomia käyttäytymismalleja merieläimissä . Jokainen uusi kampanja laajentaa saatavilla olevaa aineistoa ja herättää uusia kysymyksiä.
Se, mikä alkoi yllättävänä uutisena haiden elämisestä aktiivisen vedenalaisen tulivuoren sisällä, on kehittynyt laaja-alaiseksi tutkimuslinjaksi, jolla on vaikutuksia biologiaan, geologiaan ja ilmastotutkimuksiin. Laitteiden kehittyessä ja uusien tiimien liittyessä projektiin, Kavachi tarjoaa edelleen näkemyksiä merieliöiden sopeutumiskyvystä ympäristöissä, jotka ensi silmäyksellä näyttävät mahdottomilta selviytyä.
