Hydrothermal

Eine Hydrothermal, Mund hydrothermalen oder hydro Kamin, ist ein Bruch in einer Planetenoberfläche, von der geothermisch erwärmte Wasser austritt. Hydrothermalquellen sind häufig in der Nähe von vulkanisch aktiven Gebieten, in Gebieten, wo Kontinentalplatten bewegen, in den ozeanischen Rücken und Hot Spots.

Die Hydrothermalquellen sind sehr häufig lokal als die Erde geologisch aktiven es hat eine große Menge an Wasser auf der Oberfläche und in der Kruste. Die häufigsten Bereiche sind die heißen Quellen, Fumarolen und Geysire. Die berühmteste hydrothermale System ist wahrscheinlich der Mammoth Hot Springs im Yellowstone National Park in den Vereinigten Staaten. Unter dem Meer, aber die Hydrothermalquellen die typischen schwarzen Rauchern zu bilden.

Im Gegensatz zu der Mehrheit der Tiefsee Bereiche um die U-Boot-Hydrothermalquellen sind sie biologisch produktiver, oft Hosting Community-Komplex durch Chemikalien in den umliegenden Gewässern verstreut angeheizt. Die chemosynthetischen Archaeen bilden die Basis der Nahrungskette, dann die Unterstützung von verschiedenen Gremien, einschließlich Riesenröhrenwürmer, Muscheln, Strandschnecken und Garnelen.

Es wird angenommen, gibt es aktive Hydrothermalquellen am Jupitermond Europa und es wurde angenommen, dass die alten Hydrothermalquellen auf dem Mars existierte.

Exploration

Im Jahr 1949 eine Überprüfung der Tiefsee signalisiert eine Lösung ungewöhnlich warm in der Mitte des Roten Meeres. Nach einer Studie in den sechziger Jahren die Anwesenheit von warmem Wasser auf etwa 60 ° C ausgesalzen, metallischen Schlamms zugeordnet bestätigt. Die heißen Lösungen wurden durch eine aktive Kluft getaucht ausgestellt. Das stark salzhaltigen Wasser war nicht gastfreundlich zu lebenden Organismen. Die heißen Salzwasser und Schlamm assoziierten Unternehmen werden derzeit untersucht als mögliche Quelle von extrahierbaren Metallen.

Das Ökosystem chemiosintetico rund um die U-Boot-Hydrothermalquellen wurden entlang der Galapagos Rift auf dem Pazifischen Ozean First Ostpazifischen, einer Gruppe von Meeresgeologen von Jack Corliss an der Oregon State University führte im Jahr 1977. Im selben Jahr entdeckte der Wissenschaftler Peter Lonsdale Er veröffentlichte die erste wissenschaftliche Arbeit über das Leben der Hydrothermalquellen. Im Jahr 1979 Biologen wieder in den Graben und verwendet DSV Alvin, eine Tauchforschung der Woods Hole Oceanographic Institution, um mit eigenen Augen die hydrothermale Gemeinden auf den Mund zu sehen.

Im Jahr 2005 Neptune Resources NL, eine Mineralexplorationsgesellschaft, hat 35.000 Quadratkilometer Explorationsrechte an der Kermadec Arc in der ausschließlichen Wirtschaftszone von Neuseeland beantragt und erhalten, um den Meeresboden auf der Suche nach massiven Sulfidvorkommen zu erkunden, eine mögliche Quelle Sulfide von neuen Blei-Zink-Kupfer durch hydrothermale Feldern gebildet.

Die Entdeckung einer Mündung in den Pazifik vor Costa Rica, genannt Medusa Hydrothermalfeld, wurde im April 2007 bekannt gegeben.

Physikalische

Hydrothermalquellen in der Regel in die Tiefen des Ozeans entlang der mittelozeanischen Rücken, wie die Ostpazifischen und dem Mittelatlantischen Rücken gebildet werden. Dies sind die Orte, wo zwei Kontinentalplatten auseinander und bilden neue Kruste.

Das Wasser, das aus der hydrothermalen Quellen stammt besteht hauptsächlich aus in der hydrothermalen Systems durch Risse und poröse Sedimentschichten von vulkanischem und magmatischen Wasser aus dem steigenden Magma Freigabe durchgeführt Meerwasser.

In den meisten terrestrischen Hydrothermalwasserkreis in den Fumarolen und Geysire sie besteht aus Regenwasser mit Grundwasser, in thermischem System von der Oberfläche gefiltert, enthält aber auch einen Teil der metamorphen Gewässern, Solen sedimentären und magmatischen Gewässern Freigabe aus dem Magma. Der Prozentsatz variiert von einem Ort zum anderen.

Das Wasser kommt aus einem Mund Hydrothermaltemperaturen bis 400 ° C, im Vergleich zu 2 ° C typisch für Tiefsee Wasser. Der hohe Druck von diesen Tiefen die thermische Delta, in denen Wasser flüssig bleibt und somit das Wasser nicht kocht deutlich erweitert. Das Wasser bis zu einer Tiefe von 3000 m und einer Temperatur von 407 ° C wird ein überkritisches Fluid. Darüber hinaus die Erhöhung der Salzgehalt drückt das Wasser näher an seinem kritischen Punkt.

Einige Hydrothermalquellen bilden Strukturen fast zylindrisch geformten Kamin. Diese werden an gelösten Mineralstoff in der Flüssigkeitsquelle zusammen. Wenn der überhitzte Wasser in Kontakt mit dem umgebenden Wasser bei einer Temperatur in der Nähe der Gefrier Mineralien ausfällen kommt, um Partikel, die Ablagerung auf der Spitze des Schornsteins zu bilden. Einige dieser Strukturen können Höhen von 60 Metern erreichen. Ein Beispiel für diese Schornsteine ​​war "Godzilla", eine Struktur in den Pazifischen Ozean, die bis zu 40 Meter hoch vor einstürzenden wuchs.

Die Anfangsphase eines Schornsteinhydro beginnt mit dem Abscheiden von Anhydrit. Sulfide von Kupfer, Eisen und Zink später fallen in die Risse des Kamins, so dass es weniger porös, da sie die Zeit vergeht. Der Kamin wächst dann auch von 30 Zentimetern pro Tag.

Die Hotels in Kamin Emittieren einer Wolke aus schwarzem Material Schwarzen Rauchern oder Schwarzen Rauchern, die Farbe des emittierten Flüssigkeiten genannt. Die schwarzen Rauchern emittieren typischerweise Teilchen mit einer hohen Rate von Schwefel oder Sulfiden. Fumarolen Weiß oder Weiß Rauchern beziehen sich auf Schornsteine, die mehr Licht Mineralien, wie solche, die Barium, Calcium und Silizium zu emittieren. Diese Münder neigen auch dazu, Flüssigkeit bei niedrigeren Temperaturen zu emittieren.

Im April 2007 wurde die Erforschung der Kamine off von Fidschi gezeigt, dass sie eine bedeutende Quelle von Eisen.

Lebensgemeinschaften

Das Leben hat sich traditionell als sostentata Energie aus der Sonne, aber die Einrichtungen der Tiefsee ohne Zugriff auf das gesehen und so muss auf Nährstoffe in chemischen Ablagerungen und hydrothermalen Lösungen in der sie leben gefunden abhängen. Zuvor Meeresbiologen nahmen es als selbstverständlich, dass diese Organismen hing von einem "regen" der Schmutz aus den oberen Ebenen des Meeres, wie die Grundwasserkörper zu tun. Diese Lösung würde jedoch die Mitarbeiter der Pflanzen vor der Sonne zu lassen und dann zu. Einige hydrothermalen Organismen verwenden diese "regen", sondern nur mit einer ähnlichen Lebensformen wäre sehr spärlich. Gegenüber dem Meeresboden umgibt jedoch die Bereiche um die hydrothermale eine Dichte von Organismen von 10.000 bis 100,000-mal größer.

Die Gemeinden Hydrothermalquellen in der Lage, eine ähnliche Menge an Leben, dass Organe der Federn zu erhalten, hängt von chemosynthetischen Bakterien, die für die Stromversorgung. Das Wasser aus Schornsteinen ist reich an gelösten Mineralien und unterstützt eine große Population von Bakterien Chemoautotrophen. Diese Bakterien verwenden Schwefelverbindungen, insbesondere Schwefelwasserstoff, eine hochtoxische Chemikalie zur bekannten Organismen, für die Herstellung von organischem Material durch den Prozess der Chemosynthese.

Das so gebildete Ökosystem ist im Zusammenhang mit dem Vorhandensein von hydrothermalen Quellen als primäre Energiequelle, und so unterscheidet sich von den meisten der Ökosysteme der Oberfläche der Erde, bezogen auf Solarenergie. , Obwohl es heißt, dass diese Gemeinschaften existieren unabhängig von der Sonne sind jedoch einige Organismen tatsächlich abhängig von Sauerstoff durch photosynthetischen Organismen produziert. Andere sind anaerobe, wie in Stadien entlegensten des Lebens.

Die chemosynthetischen Bakterien entwickeln in einem dicken Substrat anzieht Organismen wie Copepoden und Amphipoden, die direkt auf die Bakterien setzen. Die größeren Organismen wie Schnecken, Garnelen, Krabben, Röhrenwürmer, Fische und Kraken bilden eine Lebensmittelkette von Räuber-Beute-Beziehungen um die erste. Die wichtigsten Familien der Körper um die Lüftungsschlitze zu finden sind beringt, Röhrenwürmer, Schnecken und Krebstiere, mit großen Muscheln, Röhrenwürmer und blinden Garnelen, aus denen sich der Großteil der nicht-mikrobiellen Organismen.

Die Röhrenwürmer sind ein wichtiger Teil der Community rund um Hydrothermalquellen. Die Röhrenwürmer, als Parasiten, Nährstoffe aufzunehmen sie direkt in ihrem Gewebe. Das ist, weil die Würmer haben keinen Mund oder einen Verdauungstrakt, so dass die Bakterien leben in ihnen: es gibt etwa 285 Milliarden Bakterien pro Gramm Gewebe. Die Röhrenwürmer haben Kiemen rötlich Hämoglobin enthält. Das Hämoglobin kombiniert Schwefelwasserstoff und überträgt sie auf die Bakterien, die im Inneren des Rohres zu leben. Im Gegenzug werden die Bakterien ernähren den Wurm mit Kohlenstoffverbindungen. Die beiden Arten, die in die Lüftungsschlitze leben Tevnia jerichonana und Riesenröhrenwurm. Eine Gemeinschaft, Entdeckung, genannt dann Eel City, besteht hauptsächlich aus Aalen; obwohl diese nicht ungewöhnlich, wie bereits erwähnt sind in der Regel wirbellose dominiert Hydrothermalquellen. Der Aal City liegt in der Nähe des Vulkankegel Nafanua, American Samoa entfernt.

Andere Beispiele für einzigartige Tierwelt, die diese Ökosysteme bewohnt sind die Crysomallon squamiferum, eine Art von Schnecke "gepanzert" mit Flocken von Eisen und organischen Materialien und der Pompejiwurm zusammengesetzt, in der Lage, Temperaturen bis zu 80 ° C standhalten

Sie wurden mehr als 300 verschiedene Arten an hydrothermalen Quellen, viele dieser "sisters" anderer Arten, die in räumlich getrennten Bereichen gefunden werden entdeckt. Es wurde bereits vorgeschlagen, dass die nordamerikanische Platte über den mittelozeanischen Rücken vergangen, und es gab nur eine biogeographische hydrothermalen Gebiet im östlichen Pazifik. Die nächste Barriere begann die evolutionäre Diversifizierung der Arten an verschiedenen Orten. Die Beispiele für konvergente Evolution auf verschiedenen Hydrothermalquellen gesehen wird als eine wichtige Unterstützung für die Theorie der Evolution und natürliche Selektion als Ganzes.

Biologische Theorien

Obwohl die Entdeckung der Hydrothermalquellen ist relativ neu die Bedeutung dies hat Inspiration bereitgestellt und unterstützt mehrere neue Theorien der biologischen und bioklimatischen.

Das heiße tiefen Biosphäre

Zu Beginn des Jahres 1992 in ihrer Veröffentlichung The Deep Hot Biosphere Thomas Gold bezieht sich auf Seehäfen zur Stützung ihrer Theorie, dass die unteren Ebenen der Erde sind voll des biologischen Lebens, die ihren Weg an die Oberfläche findet. Gold Theorie ging jedoch weit über die Hydrothermalquellen und schlug die abiotische Entstehung von Öl, wie in dem Buch The Deep Hot Biosphere argumentierte weiter. Diese Hypothese wurde durch die Erdöl Geologen, die sagen, dass, selbst wenn es, ist die Menge des petrochemischen Produkten auf diese Weise hergestellten vernachlässigbar abgelehnt.

Später, in der Februar-Ausgabe 2008 der Wissenschaft, ein Artikel auf der abiotischen Gewinnung von Kohlenwasserstoffen unter Verwendung von Daten aus Experimenten auf der Lost City veröffentlicht, um zu zeigen, wie die abiotischen Synthese von Kohlenwasserstoffen in der Natur kann in Gegenwart von ultramafischen Gesteinen, Wasser und moderate auftreten Wärmemenge.

Hydrothermale Ursprung des Lebens

Günter Wächtershäuser schlug die Eisen-Schwefel-Welt-Theorie und schlug vor, dass das Leben kann an Hydrothermalquellen entstanden sein.

Es wurde vermutet, daß die Synthese der Aminosäuren konnte auftreten, tief in die Erdkruste und daß diese Aminosäuren als Ergebnis in Umlauf zusammen mit den hydrothermalen in kühleren Gewässern gesetzt. Hier die niedrigsten Temperaturen und die Gegenwart von Tonmineralien, würde die Bildung von Peptiden und Proto erleichtert haben. Es ist eine interessante Hypothese für die Fülle von CH4 und NH3 vorhanden in Hydrothermalbereiche, ein Zustand, der nicht durch die Atmosphäre der primitiven Erde Verfügung gestellt wurde. Eine wichtige Einschränkung dieser Hypothese ist die mangelnde Stabilität der organischen Moleküle bei hohen Temperaturen, aber einige haben vorgeschlagen, dass das Leben außerhalb der Zonen mit der höchsten Temperatur stammen. Tatsächlich gibt es viele Arten von Extremophilen und andere Stellen, die derzeit in der unmittelbaren Nähe der Anschlüsse, was nahelegt, dass dies ein mögliches Szenario werden lebende.

Wirtschaftliche Ausbeutung

Versuche wurden in der Vergangenheit gemacht worden, um die mineralischen Ablagerungen auf dem Meeresgrund zu nutzen. In den sechziger und siebziger Jahren gab es große Werke und Aufwendungen für die Gewinnung von Manganknollen aus den Tiefseeebenen mit unterschiedlichem Erfolg. Dies bestätigt, dass die Rückgewinnung von Mineralien aus dem Meeresboden möglich sein, und es ist seit einiger Zeit. Interessant ist, dass die Gewinnung von Manganknollen diente als Titelgeschichte für die aufwendige Versuch, Rückgewinnung, die von der CIA, der K-129 mit der USNS Glomar Explorer, ein Schiff für diese Aufgabe von Howard Hughes gebaut . Die Operation wurde als Projekt Jennifer oder Projekt Azoren bekannt, und die Titelgeschichte diente auch anderen Unternehmen zur tastete Extraktion aus dem Meeresboden zu drücken.

Die ersten Bohrungen Lizenzen wurden im Jahr 2008 für eine Fläche, wie Rumble II Westen Seamount, der erst im August 2007 von der Gruppe Neptune Mineralien entdeckt wurde, als eines der ersten Unternehmen eingerichtet, um die Bodenschätze ausbeuten und untergetaucht bekannt eingereicht, insbesondere die Einlagen massiv untergetaucht. Das gleiche Unternehmen hatte bereits im Jahr 2008 für die Exploration von einer Meeresfläche von mehr als 278.000 Quadratkilometern in den Hoheitsgewässern von Neuseeland, Papua-Neuguinea, Mikronesien und Vanuatu erworben, mit neuen Anforderungen an für weitere 436.000 Quadratkilometern in den Hoheitsgewässern zu suchen Neuseeland, Japan, Nördliche Marianen und Palau Italien.

Folgen für die Umwelt

Der Leiter der Gruppe Neptune Mineralien Simon McDonald anerkannt im Jahr 2008, dass diese Aktivitäten haben Umweltfragen, aber dass seine Gruppe an der Arbeit in einem Geist der guten Bewirtschaftung der Meeres und transparente Kommunikation mit allen Interessengruppen. Biologen haben immer noch Angst vor ernsthafte Auswirkungen auf das fragile biologische Vielfalt rund um diese Bereiche konzentrieren und oft gekennzeichnet durch Arten mit einer sehr langsamen Wachstums und der späten Geschlechtsreife.

Der Bergbau des Meeresbodens hat Umweltauswirkungen auf Arten der Hydrothermalquellen: die Kiemen von Organismen kann durch Absaugung beeinflusst werden, Münder kann zusammenbrechen oder wieder zu öffnen, es kann freigesetzt werden Methanhydrat-I oder auch können auch Erdrutsche Ozean kommen.

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