Havbundens hemmeligheder afsløres

FOR helt at forstå betydningen af det forskerne om bord på Alvin fik at se på havbunden, er det nødvendigt at vide lidt om hvordan vores planet er bygget op. Jorden under vores fødder består formentlig blot af et stift ydre lag (kaldet lithosfæren) der hviler på smeltet, meget sejtflydende klippemateriale. Åbenbart er tykkelsen på dette yderste stive lag rundt regnet 100 kilometer, og det udgør kun omkring 0,6 procent af planetens volumen. Tykkelsen på den yderste del af dette lag, jordskorpen, varierer meget og er størst under kontinenterne. Under systemet af midtoceaniske rygge er tykkelsen visse steder kun 6 kilometer.

Denne jordens yderste skal er ikke hel og ubrudt som skallen på et nylagt æg. Den består tilsyneladende af et antal store og små stive plader, de såkaldte lithosfæreplader. Disse plader indeholder både kontinenterne og havbassinerne. Pladerne bevæger sig i forhold til hinanden. De der bevæger sig væk fra hinanden, bliver tyndere og danner sprækkedale i de midtoceaniske rygge. På verdensplan bevæger pladerne sig gennemsnitlig cirka 3 centimeter om året.

Ifølge den pladetektoniske teori vil pladernes bevægelse bort fra hinanden give plads til at varm magma fra jordkappen, som ligger under jordskorpen, trænger op. Dette varme materiale danner nu oceanbundsskorpe langs sprækkezonen, men det resulterer ikke i at pladerne smelter sammen. De bevæger sig konstant væk  fra hinanden, og sprækkesystemet minder derfor om et stort sår der aldrig heler.

Når der tilføjes nye lag til en plade ved dens midtoceaniske rygge, glider pladens modsatte kant ned under den tilstødende plade, ned i den underliggende varme jordkappe som den efterhånden bliver en del af. Det område hvor en plade skyder sig ned under en anden, kaldes en subduktionszone. I subduktionszonerne findes nogle af verdens dybeste dybhavsgrave. Marianergraven ud for Guam i Stillehavet er for eksempel mere end 11.000 meter dyb. Hvis man forestiller sig at man kunne anbringe landjordens højeste bjerg, Mount Everest, i denne dybhavsgrav, ville dets tinde stadig ligge cirka 2000 meter under havoverfladen.

En oase — af giftstoffer

På grund af dets meget ustabile og vulkanske natur er det verdensomspændende system af midtoceaniske rygge fyldt med størknede lavastrømme og hydrotermiske væld. Vældene udspyr et giftigt, overophedet sammenbryg af vand og opløste mineraler fra Jordens indre. Overraskende nok virker dette ugæstfri miljø ikke frastødende på alle livsformer. Det tiltrækker tværtimod nogle af dem — endda i overmål. De hundredvis af arter som bor der, omfatter bakterier, kæmpemuslinger, som kan være 30 centimeter lange, og, hvad der er det mest mærkværdige, hele skove af vældorme med højrøde duske som fast forankrede i havbunden når en højde på op til 1,8 meter.

 Når dyr der lever ved disse dybhavssprækker, bliver bragt op til overfladen, lugter de som rådne æg. Stanken skyldes imidlertid ikke forrådnelse, men svovlbrinte, en ildelugtende og meget giftig luftart som findes i rigelige mængder i vandet fra de hydrotermiske væld. Dette vand er meget surt og indeholder mange metaller, deriblandt kobber, magnesium, jern og zink. Men vældormene og de andre skabninger der findes i dette miljø, et miljø der er blevet sammenlignet med giftigt spildevand, klarer sig ikke blot med nød og næppe, nej, de trives ligefrem. Hvordan kan det lade sig gøre? For at kunne forstå det må vi se lidt nærmere på vældormene.

En levende gåde

Da biologerne undersøgte disse vældorm nøjere, opdagede de at der er tale om en levende gåde. Ormene havde hverken mund eller fordøjelsessystem. Hvordan kunne de så spise og fordøje deres føde? Endnu mere forbløffende var det at ormene havde rødt blod — ikke bare noget der lignede blod, men rigtigt, hæmoglobinholdigt blod — som cirkulerede i kroppen og den fjerlignende dusk.

Mysteriet blev større da biologerne åbnede den slappe sæk i vældormens krop. Dens væv indeholdt en bakteriekultur på mere end 10 milliarder bakterier pr. gram. I 1980 fremsatte en biologistuderende en teori om at vældorm lever ved hjælp af symbiose — et samliv hvor to arter gensidigt er til nytte for hinanden. Forskningen har bekræftet hendes teori ved at påvise at vældormen som værtsorganisme ernærer bakterierne, som så igen forsyner vældormen med mad.

Som gællerne hos fisk samler vældormens dusk de ingredienser bakterierne har brug for til fremstilling af føde, for eksempel ilt og kulstof. Duskene svajer ikke direkte i det livsfarligt varme vand der kommer fra dybhavssprækkerne, men i det nærliggende område hvor dette vand blandes med havvand hvis temperatur er tæt på frysepunktet. Denne fødevareproduktion kræver selvfølgelig energi. På Jordens overflade og i den del af havvandet der ligger tættest på havoverfladen, sørger solens lys for energi til fødevareproduktionen, og det får vegetationen til at gro. Men sollyset kommer end ikke i nærheden af vældormenes hjem i dybhavet.

Energi fra Jordens indre

Skaberen har på genial vis sørget for at Jordens indre kan tilvejebringe den energi der er behov for, ved hjælp af de hydrotermiske væld og den ildelugtende luftart svovlbrinte. Svovlbrinte udgør „sollyset“ for de samfund der lever nær de hydrotermiske væld, og tilvejebringer den energi som bakterierne behøver for at fortsætte deres produktion af føde. I et sådant samfund fungerer bakterierne som „planter“ eftersom de befinder sig nederst i samfundets fødekæde. *

For at kunne binde alle de stoffer til sig som bakterierne har behov for, indeholder vældormenes blod hæmoglobinmolekyler der er 30 gange større end menneskets hæmoglobinmolekyler. Via blodet føres disse stoffer til de sultne bakterier, som derefter producerer føde til vældormene.

Livet ved de hydrotermiske væld — en hel zoologisk have

Ingen af de dyr der lever omkring de hydrotermiske væld, behøver at sulte. Så at sige alt er nemlig dækket af et lag af bakterier som nogle steder er flere centimeter tykt. Selv i den varme turbulens oven over disse væld samler der sig af og til masser af bakterier. Denne „levende suppe“ kan minde om en hel snestorm. Flere dyr lever ligesom vældormene i symbiose med bakterierne; andre lever ganske enkelt af bakterierne. Samfundene omkring de hydrotermiske væld er faktisk så produktive og fyldt med energi at man har sammenlignet dem med marskområder, tropiske regnskove og koralrev på lavt vand.

Man har allerede identificeret 300 nye arter nær de hydrotermiske væld. Blandt dem kan nævnes hvide kæmpemuslinger og blåmuslinger (i en verden hvor det altid er nat, er pigment  overflødigt), blæksprutter og grådige hvide krabber, som kan lide smagen af vældormenes sarte dusk. Som beskyttelse benytter vældormene sig af en hurtig refleks hvorved dusken trækkes i sikkerhed inden i vældormens rør.

Af andre skabninger som lever nær de hydrotermiske væld, kan nævnes havedderkopper, snegle, dansende rejer, albueskæl, vandlopper, ållignende fisk som glider rundt på de bakteriedækkede og svovlholdige overflader, mindre vældormearter og andre orm. Sidstnævnte kategori indbefatter spaghettiorm og pompejiorm. Som navnet antyder, ligner spaghettiormene håndfulde af hvid spaghetti der ligesom en drapering beklæder klipperne. Det der gør pompejiormene unikke, er at de kan tåle temperaturer på op til 80 grader celsius. De bakterier der dækker pompejiormene, er naturligvis også i stand til at klare de høje temperaturer. *

Et sælsomt lys

I 1985 overraskede det forskerne at de i nærheden af de hydrotermiske væld fandt rejer med to øjelignende organer der indeholdt lysfølsomme stoffer, men ingen linser. Det første spørgsmål der meldte sig, var naturligvis: Hvad kan disse dyr se i en verden der er totalt mørk? For at finde svaret brugte forskerne et meget følsomt digitalt kamera, magen til dem man benytter til at fotografere lyssvage stjerner. De rettede kameraet mod et hydrotermisk væld, slukkede alt lys og tog et billede.

Resultatet var meget overraskende. Forskeren Cindy Lee Van Dover fortæller at billedet afslørede „et opsigtsvækkende klart, tydeligt  afgrænset, glødende lys“ dér hvor strømmen af varmt vand passerede mundingen af vældets skorstenslignende struktur. Udnytter rejerne dette sælsomme lys, som er usynligt for det menneskelige øje? Uanset hvordan det forholder sig, har opdagelsen af at de hydrotermiske væld gløder, „åbnet et helt nyt forskningsområde,“ tilføjer Cindy Lee Van Dover.

Størst og mindst

For nylig fandt forskerne ud af at et stykke metanrig havbund var hjemsted for den største bakterie videnskaben kender til. Disse kæmper, som blev opdaget i 1997 og ligner en perlekæde, er 100 til 200 gange længere end bakterier i al almindelighed. De er også meget forslugne og efterlader kun et spor af giftige sulfider i aflejringen. Derved gør de området sikkert for andre af havets skabninger.

Man har også for nylig fundet hvad der muligvis er Jordens mindste levende organisme, men denne gang blev fundet gjort fem kilometer under havbunden! En artikel i The New York Times beskriver dette fund, der blev gjort ud for det vestlige Australiens kyst, som „så mærkeligt at det udløste en heftig international debat“. Det store spørgsmål er hvorvidt disse uafhængige eksistenser, som kaldes nanober fordi deres størrelse måles i nanometer (en nanometer er en milliardtedel af en meter), er levende organismer. De ligner svampe, har nogenlunde samme størrelse som virus, indeholder dna, formerer sig tilsyneladende hurtigt og danner kompakte kolonier.

Man opdager for tiden så meget liv at mange forskere mener at den totale mængde af mikrobiologisk liv som skjuler sig under  Jordens yderste skorpe, muligvis langt overgår den samlede mængde liv på Jordens overflade. Disse opdagelser har givet anledning til en revolution i forskernes måde at tænke på. Én videnskabsmand har sagt: „Mikrobiologiens dogmer er blevet kasseret i løbet af de sidste få år. Dette forskningsområde har genopdaget sig selv. Der er i virkeligheden tale om en helt ny videnskab.“

Hvad mere er, disse fund fra dybet giver os indsigt i noget som overgår den interesse de har rent videnskabeligt. Bibelen har ramt det centrale i denne indsigt med følgende ord: „[Guds] usynlige egenskaber ses nemlig klart fra verdens skabelse af, . . . idet de fornemmes i de ting der er frembragt.“ (Romerne 1:20) Gud tillægger for eksempel renlighed stor betydning. Dette fremgår tydeligt af tilstedeværelsen af bakterier og andre havskabninger der hjælper til med at afgifte mange potentielle giftstoffer. Giftstofferne kommer fra Jordens indre og fra ting der går i opløsning i havet og lægger sig på dets bund. Gud er tydeligvis interesseret i både planetens og dens beboeres helbred. Denne side af Skaberens personlighed er, som det fremgår af den næste artikel, en garanti for at alt liv på Jorden går en lykkelig fremtid i møde.

[Fodnoter]

 [Ramme/illustration på side 7]

Hvad er hydrotermiske væld?

Langs systemet af vulkanske midtoceanrygge siver havvand gennem sprækker i jordskorpen ned til ekstremt varme områder. Her bliver vandet overophedet, går i forbindelse med klippemateriale og optager forskellige kemiske stoffer. Dette vand stiger op til havbunden og danner hydrotermiske væld — hydrotermiske kilder eller gejsere. En reference siger at disse væld „nemt kan konkurrere med gejserne på jordoverfladen hvad kraft og udseende angår“.

Temperaturen i disse havbundskilder kan komme op i nærheden af 400 grader celsius. Men på grund af det tryk som det kilometertykke lag havvand ovenover udøver, bliver dette overophedede sammenbryg ikke omdannet til damp. Få centimeter fra den varme strøm er temperaturen på det omkringliggende vand kun lidt over frysepunktet. Mineraler der udskilles fra kildevandet som hurtigt afkøles, bundfælder sig på havbunden, hvor de danner volde og skorstenslignende strukturer kaldet rygere, som kan blive 9 meter høje. Man har fundet en „skorsten“ der var 45 meter høj og næsten 12 meter i diameter. Og den voksede stadig.

Hydrotermiske væld kan opstå og forsvinde sporadisk, og det gør livet omkring disse væld til en risikabel affære. Når et væld standser, kan de væsener der lever i et sådant miljø, måske overleve ved at søge hen til andre hydrotermiske væld.

[Kildeangivelse]

P. Rona/OAR/National Undersea Research Program

[Ramme/illustration på side 10]

Is der kan brænde

I begyndelsen af 1970’erne opdagede nogle forskere der arbejdede ud for Nordamerikas kyst, nogle aflejringer af et bemærkelsesværdigt materiale der kaldes metanhydrat — en forbindelse af frosset vand og den brændbare gas metan. Metan afgives af mikroorganismer i mudderet. Disse mikroorganismer lever af organisk materiale som er faldet til bunds. Metan går i forbindelse med vand hvis temperatur ligger tæt på frysepunktet, og danner krystaller af metanhydrat. Krystallerne er som små iskapsler der indeholder metan. Krystallerne kan kun dannes når vandets temperatur ligger lige over frysepunktet, og havbunden skal ligge mindst 500 meter under havoverfladen. Er disse betingelser opfyldt, vokser metanhydratkrystallerne og danner et mousserende materiale der minder om sne. Hvis man antænder noget af dette stof efter at have taget det med op til overfladen, brænder det med en rødlig flamme. Alt hvad der bliver tilbage, er en vandpyt.

Metanhydrat er et meget energirigt stof, og forskerne anslår at de samlede ressourcer af dette stof er cirka dobbelt så store som Jordens reserver af alle andre fossile brændstoffer tilsammen. (Fossile brændstoffer omfatter kul, olie og naturgas. Metan er også en af hovedbestanddelene af disse stoffer.) Eftersom metanhydrat hurtigt nedbrydes hvis det fjernes fra det miljø hvori det dannes, har denne enorme energiressource indtil nu været uden for rækkevidde.

I aflejringer af metanhydrat findes også væld og rygere, men det vand der fosser ud af dem, er koldt i modsætning til vandet i de varme kilder fra midtoceanryggene. Men fordi disse væld udsender en giftig strøm af metan, hydrogensulfid og ammoniak, giver de næring til frugtbare samfund af vældorme, muslinger, bakterier der lever af kemiske stoffer, og adskillige andre skabninger. De kemiske affaldsstoffer fra de metan-konsumerende bakterier medfører at der dannes kalksten — det samme harmløse stof som koraller består af. *

[Fodnote]

[Diagram/illustration på side 4, 5]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Jordens skorpe

Jordkappe (delvis smeltet)

Dybhavsgrav

Subduktionszone

Lithosfæreplader

Sprækkedal

Når pladerne fjerner sig fra hinanden, dannes der sprækkedale

[Illustration]

Systemet af midtoceaniske rygge bugter sig rundt om planeten som sammenføjningen på en tennisbold

[Kildeangivelse]

NOAA/Department of Commerce

[Kort på side 7]

(Tekstens opstilling ses i den trykte publikation)

Større sprækkedale og dybhavsgrave

1. Marianergraven

2. Østpacifiske Længderyg

3. Galápagos Rift

4. Midtatlantiske Ryg

[Kildeangivelse]

NOAA/Department of Commerce

[Illustration på side 8]

Muslinger

I Green Canyon i Den Mexicanske Golf lever der muslinger i 1 kilometers dybde

[Kildeangivelse]

J. Brooks/OAR/National Undersea Research Program

 [Illustration på side 8, 9]

Vældorme

Deres fine duske indeholder hæmoglobinrigt blod

[Kildeangivelse]

OAR/National Undersea Research Program

[Illustration på side 9]

Krabber

Disse skabninger lever almindeligvis af vældorme

[Kildeangivelse]

I. MacDonald/OAR/National Undersea Research Program

[Illustration på side 9]

Kæmpemuslinger

Disse muslinger, der kan være 30 centimeter lange, blev fundet i 3 kilometers dybde

[Kildeangivelse]

A. Malahoff/OAR/National Undersea Research Program

[Illustration på side 9]

Nogle muslinger blev taget med op til overfladen

[Kildeangivelse]

Foto: William R. Normark, USGS

[Illustration på side 9]

Rejer

Nogle af dem har to øjelignende organer. Men hvad kan de se i totalt mørke?

[Kildeangivelse]

EMORY KRISTOF/NGS Image Collection

[Illustration på side 11]

Nanober

Eksemplarer af den mindste levende organisme på Jorden?

[Kildeangivelse]

Dr. Philippa J. R. Uwins/University of Queensland