Hüdrotermiline avaus on avaus merepõhjas, mille kaudu väljub geotermiline energia. Merevesi siseneb, soojeneb kuuma magma või kuuma kivimi läheduses ja tõuseb vette tagasi koos lahustunud mineraalide ja gaasidega. Kuumimad neist vooludest sisaldavad palju rikesi ja sulfiidseid ühendeid ning näivad mustad — neid nimetatakse mustaks suitsujateks. On leitud ka heledamaid vooge, mida nimetatakse tavaliselt valgeteks suitsutajateks; need eraldavad teistsuguseid mineraale (näiteks bariumi, kaltsiumi ja ränidioksiidi) ja tunduvad heledamad.

Kuidas hüdrotermilised lõõrid tekivad?

Soojuse allikaks on Maa sisemine soojus: magma või väga kuum maakoorealune kivi. Merevesi imbub läbi pragude ja pooride sügavamale maakoore sisse, kuumutatakse seal üles ja lahustab kivimitest mineraale. See kuum, mineraaliderikas vesi tõuseb välja läbi hüdrotermilise avause ja puutub kokku külma mereveega. Kõrge rõhu tõttu ei keeda vesi sügavas ookeanis ka siis, kui selle temperatuur ulatub sadadesse kraadidesse (mõnel mustal suitsutajal kuni ~400 °C).

Suitsutajad ja nende keemia

  • Mustad suitsutajad: väga kuumad vood, mis sadestavad sulfiide (näiteks raud- ja vase sulfiide). See sademe teeb väljapuhke mustaks. Mustadel suitsutajatel võib olla väga kõrge temperatuur ja nad moodustavad sageli torni‑sarnaseid kihte.
  • Valged suitsutajad: jahedamad vood, mis sadestavad peamiselt barüümi, kaaliumi ja ränidioksiidi. Sadestised näivad heledamad kui mustadel suitsutajatel.
  • Difusioonivood: aeglasem, madalama temperatuuriga voog, kus mineraalid sadenevad peenelt ja veevool on hajusam.

Elustik lõõride ümber

Hüdrotermiliste lõõride ümbrus on üks eripärasemaid ookeaniekosüsteeme: seal ei toimi päikeseenergia aluseks olev fotosüntees, vaid elatus sõltub keemilisest energetsünteesist — kemosünteesist. Keemootroofsed bakterid ja arhed oksüdeerivad väävlit, rauda või metaani ning muundavad lahustunud aineid orgaaniliseks ainuks. Need mikroorganismid moodustavad toiduahela alguse ja elavad kas vabalt või sümbioosis suuremate organismidega.

  • Paljud arheoidid ja bakterid on hüdrotermiliste lõõride küljes või neid ümbritsevas mudas. Need mikroorganismid tagavad sümbiootiliselt toidu suuremate organismide jaoks.
  • Neis elavad hiiglaslikud toruussid, karbid ja krevetid ning paljud teised eukarüoodid. Paljudel neist on baktereid sisaldavad koed või spetsiifilised söötmiskäitumised, mis võimaldavad elada ilma päikesevalguseta.

Miks hüdrotermilised lõõrid on olulised?

  • Bioloogiline tähtsus: need süsteemid näitavad, kuidas elu saab eksisteerida täielikult iseseisva keemilise energiaallika najal. Seetõttu arvatakse, et kõige varasemad teadaolevad eluvormid võisid tekkida ja areneda sarnastes keskkondades.
  • Geo‑keemia ja majanduslik huvi: lõõride piirkondades sadestuvad väärtuslikud metallid (näiteks vagi, kroom, hõbe), mistõttu on tekkinud huvi süvamere maavarade kaevandamise vastu.
  • Uurimiskeskkond: lõõrid on laborid Maa füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste protsesside uurimiseks — seal uuritakse näiteks ekstreemsete elutingimuste geneetikat, kemosünteesi mehhanisme ja uut biokeemiat.

Avastamine ja uurimismeetodid

Esimesed laialdasemalt tuntud hüdrotermiliste lõõride avastused toimusid 1970. aastatel, kui uurimislaevad ja süvalainerid (nt Alvin) avastasid rikkaliku elustiku koos toruusside ja mustade suitsutajatega Galapagosi lõunavööndis. Tänapäeval kasutatakse ka kaugbote (ROV), automaatseid sondisüsteeme ja süvaookeani kaarte, et lõõre leida ja uurida.

Ohud ja järeldused

Hüdrotermilised lõõrid on suhteliselt haruldased ja kohalikult väga tundlikud ökosüsteemid. Neid ohustab inimese huvi kaevandamise järele, samuti tõsised muutused ookeani keemias ja temperatuuris. Uurimine aitab mõista nii Maa ajaloolist bioloogilist arengut kui ka tänapäevaseid ökoloogilisi riske ning pakub võimalusi uute biotehnoloogiliste avastuste jaoks.