Sådan ser der ud 4.000 meter under isen i Arktis

I 1979 stødte forskerne for første gang på såkaldte hydrotermiske 'skorstene', som er undervandskanaler på havbunden, der spyr varmt mineralrigt vand ud under havets overflade.

I Atlanterhavet og Stillehavet er mange af skorstenene omgivet af unikke økosystemer med muslinger, blinde rejer, Siboglinidae (også kaldet skægorme) og ekstreme bakterier.

Livet her får ikke energi fra Solen, men fra klodens indre. Mikroorganismerne bruger reducerede forbindelser fra skorstenene som energikilde for at danne organisk materiale, på samme måde som planter og alger bruger fotoner fra Solen.

Større dyr lever i symbiose med mikroberne.

Men indtil nu har ingen gransket faunaen omkring de hydrotermiske undervandskanaler på havbunden i Arktis.

Hvilket slags liv findes der her i det kolde, dybe vand 4.000 meter under isen?

»Vi ville se, om økosystemet havde udviklet sig helt isoleret. Om det var helt anderledes and andre lokationer med hydrotermiske skorstene, eller om områderne er forbundet med hinanden,« siger Eva Ramirez-Llodra, som er marinebiolog ved Norsk Institutt for Vannforskning (NIVA).

Sammen med et internationalt forskerteam tog hun på togt ved den 82. nordlige breddekreds. Håbet var at genfinde Aurora, et område på den undersøiske arktiske højderyg med hydrotermiske skorstene, som kaldes for 'sorte rygere' (‘black smokers’, red.)

Tidligere ekspedition afslørede skorstenene

Forskerne tog fra Longyearbyen, Svalbard, 16. september 2019 med isbryderen Kronprins Haakon.

11 internationale institutioner var repræsenteret ombord på båden.

En journalist fra National Geographic og en fotograf fra James Cameron's Avatar Alliance Foundation var også med på den månedlange tur i det iskolde farvand.

Kemiske signaturer i vandet har tidligere røbet, at der findes hydrotermiske skorstene i den nordligste del af den arktiske højderyg, Gakkelryggen.

I 2014 ledte forskere fra Alfred Wegener-instituttet, Tyskland, ihærdigt efter skorstene. Efter 5 ugers jagt havde de heldet med sig på ekspeditionens sidste dag.

»De sejlede over en hydrotermisk skorsten og fik mindre en ét minuts video af den. De fandt ud af, hvor den var,« siger Eva Ramirez-Llodra til forskning.no, Videnskab.dk's norske søstersite.

Nu har et nyt forskerteam opsøgt lokationen på ny, og planen var både at optage film og indsamle prøver af organismerne, som lever i dybet.

Ekspeditionen blev ledet af Universitetet i Tromsø (UiT) og Norsk Institutt for Vannforskning (NIVA) med Eva Ramirez-Llodra som projektleder.

Jubel og knus

»Det var vanskeligt at planlæggedagene, for vi var prisgivet overfor isen,« siger Eva Ramirez-Llodra.

Havisen ligger ikke stille. Den bryder op og er af varierende tykkelse. Det er derfor ikke helt enkelt at bevæge sig hen til det rette sted. Efter sig trak forskerne et kamera, der filmede havbunden.

3. oktober befandt de sig endelig et godt sted i forhold til den formodede lokation. Alle øjne var rettet mod skærmene i kontrolrummet, og spændingen var til at tage og føle på.

»Da skorstenene først kom til syne, eksploderede vi i jubel og knus,« skrev forskerne på deres blog.

Lige ved at gå helt galt

Det, de så, var en enorm hydrotermisk skorsten - en 'black smoker'. Senere dukkede endnu to op.

»Vi kunne se, når vi var ved at nærme os skorstenene, fordi sedimentet blev grovere, og fordi der var flere sten og farver på havbunden,« siger Eva Ramirez-Llodra.

Én gang var det dog lige ved at gå galt. Forskerne trak kameraet opover en forhøjning, og pludselig kunne de se sort røg, der strømmede ud ad et gabende, undersøisk krater.

»Faktisk er det ikke røg, men meget varm væske, som er cirka 350 grader varmt. Kameraet kørte lige ind i det. Det gik så hurtigt, at vi ikke nåede at afværge det. Alt blev sort, og vi var bange for, at det helt var brændt op. Heldigvis kom billedet tilbage efter et par minutter, Vi kunne fortsætte. Det var vores første tætte møde med en ‘black smoker’.«

Gyldne områder og glassvampe

Rundt omkring skorstenene kunne forskerne se områder, der skinnede som guld på den nærmest farveløse bund.

Det var dog ikke guld, men sulfit (svovlforbindelser), som blev deponeret af den sorte ‘røg’, forklarer Eva Ramireaz-Llodra.

Men der er faktisk både guld og sølv i dét, som strømmer ud. Omkring skorstenene så forskerne klynger af hvide organismer, som glimtede, når de reflekterede lyset fra kameraet.

Hvad var det, som levede helt dernede?

Området omkring Aurora var dækket af et tykt lag finkornet sediment. De steder, hvor havbunden var solid nok, til at noget kunne fæstne sig, var dækket af hvide, spøgelsesagtige svampe. Rejerne hyggede sig i dybet blandt søpølser og anemoner. Ind imellem svømmede en fisk forbi.

Den mest mangfoldige organisme var dog glassvampene. De er forholdsvis sjældne, kan blive helt op til en meter brede, og nogle af dem lever i flere hundrede år, skriver National Geographic i deres rapportering af turen.

Svampe består hovedsagligt af sand og gas, og kun en ganske lille del af deres masse er organisk, så man kan knap nok beskylde dem for at være live.

Adskiller sig fra områderne længere mod syd

Forskerne fandt ikke det samme mangfoldige liv, som de har fundet omkring hydrotermiske skorstene i andre havområder.

»Der er ikke så meget liv dernede,« siger Eva Ramirez-Llodra.

»Hvorfor det forholder sig sådan, er vi ikke helt sikre på endnu.«

I Atlanterhavet og Stillehavet er der farverige miljøer med skægorme, muslinger og krabber, som har tilpasset sig det specielle miljø omkring skorstenene.

»De fleste af dem har et symbiotisk forhold til bakterier og mikroorganismer, som lever af kemosyntese,« siger Eva Ramirez-Llodra.

Kemosyntese er en biologisk proces, hvori organiske forbindelser opbygges ud fra kuldioxid ved hjælp af kemisk energi. Processen minder om fotosyntese, men med den afgørende forskel, at det ikke er lys, men kemiske forbindelser, der er energikilden.

Bakterierne kan være inde i deres krop eller i særlige organer, forklarer Eva Ramirez-Llodra.

»Nogle af dem har ikke engang en mund eller et fordøjelsessystem, men lever udelukkende af produktionen af mikrober indeni kroppen.«

Tekniske problemer

Var det sådan, forholdet mellem organismerne omkring skorstene i Aurora-feltet var?

»Det ved vi ikke endnu; vi skal først se nærmere på videooptagelserne,« siger Eva Ramirez-Llodra.

Forskerne indsamlede rigeligt med prøver fra de dyr, som lever på den undersøiske højderyg.

Men som følge af tekniske problemer fik de ikke indsamlet prøver helt inde i skorstenene.

Det skal endnu en ekspedition, der skal indsamle dyr og mikrober, dog råde bod på.

Ligner muligvis livsforholdene på ismåner

Oppe på overfladen af isen arbejdede forsker ved UiT - Norges arktiske universitet og CAGE Dimitri Kalenitchenko med Kevin Peter Hand, astrobiolog fra JPL, NASA, på et lidt andet projekt.

NASA planlægger nemlig at sende et rumfartøj, som skal lede efter tegn på liv på på Jupiters ismåne Europa.

Både Europa og én af Saturns måner Enceladus er dækket af et tykt lag is, men begge planeter har formentligt et hav under overfladen samt hydrotermisk aktivitet (udstrømninger i dybhavet af 20-400 °C varmt, næringsrigt vand) på havbunden.

På lige den måde minder de om de områder, som forskerne granskede i Arktis:

Hvor meget kan et rumfartøj afsløre om potentielt liv på månerne - gemt langt under isen?

LÆS OGSÅ: Hvad gemmer sig under isen på månen Europa?

Leder efter ekstremofile mikrober

Forskerne indsamlede prøver af isen over Aurora. Formålet var at se, om de kunne finde spor efter skorstene, som ligger 4.000 meter længere nede.

»Vi prøver at se, hvor meget isen kan opsnappe af signaturer fra vandet nedenunder,« siger Dimitri Kalenitchenko.

Han skal også lede efter ekstremofile mikrober i isprøverne fra ekspeditionen. Det er organismer, som er typiske for de hydrotermiske skorstene, og som trives i det varme miljø.

Teorien er, at de muligvis drev afsted helt op til overfladen, hvor de blev fanget i isen og lå i en slags dvaletilstand.

»Det store spørgsmål er, om mikroberne er til stede i isen, eller om det er håbløst at finde dem,« siger Dimitri Kalenitchenko til forskning.no.

Han regner med at stå med svaret i midten af 2020.

Tager afsted endnu en gang

De efterfølende studier af både filmoptagelser og prøver vil afsløre mere om det hidtil ukendte miljø på Gakkelryggen i Arktis.

Eva Ramirez-Llodra siger, at de senere til lægge ud med endnu en ekspedition for at indsamle prøver endnu tættere på skorstenene.

Både Eva Ramirez-Llodra og Dimitri Kalenitchenko er enige om, at ekspeditionen var givende - måske især som følge af den gode atmosfære om bord.

»Selv om vi havde lidt problemer og ikke fik indsamlet prøver fra de hydrotermiske skorstene, så var vi alle meget entusiastiske om at fortsætte samarbejdet,« slutter Eva Ramirez-Llodra.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.