"Это исследование и другие подобные исследования заставят научное сообщество пересмотреть, сколько железа действительно вносится гидротермальными жерлами, и увеличить эти оценки, и это имеет значение не только для геохимии железа, но и для ряда других дисциплин. ", — говорит Мак Сайто, научный сотрудник WHOI и ведущий автор исследования.
Сайто и его команда сотрудников, в которую входят исследователи WHOI и его коллега, связанный с Ливерпульским университетом (U.K.) — не ставил перед собой задачу найти железные шлейфы в Южной Атлантике. Они отправились в плавание на борту НИС «Knorr» в 2007 году в рамках экспедиции по исследованию кобальта, железа и микроорганизмов из зоны Апвеллинга в круговорот (или CoFeMUG, произносится как «кофейная кружка»), целью которой было составить карту химического состава и микробной жизни. по маршруту между Бразилией и Намибией.
Путешествуя по маршруту, ученые отбирали пробы морской воды через частые промежутки времени и на разных глубинах по пути, а затем хранили пробы для углубленного анализа на суше.
Их маршрут пролегал через Срединно-Атлантический хребет, полосу гор и долин, протянувшуюся вдоль дна Атлантического океана от Арктики до Антарктики, где несколько основных тектонических плит Земли медленно расходятся.
Гидротермальные жерла или трещины в земной коре обнаружены вдоль хребта, но они не были тщательно изучены, потому что медленно распространяющиеся хребты считаются менее активными, чем быстрорастущие. Предыдущие исследования с использованием гелия, который выделяется из мантии Земли через гидротермальные жерла и обычно используется в качестве индикатора активности жерл, показали, что из жерл Срединно-Атлантического океана поступает мало, и исследователи предположили, что это означает, что жерла также извергает мало железа.
Поэтому Сайто и его коллеги были удивлены тем, что показали их образцы при последующем изучении в лаборатории. После фильтрации и анализа часть морской воды показала неожиданно высокий уровень железа и марганца.
Когда Эбигейл Ноубл, тогда аспирантка ВОЗ, и Сайто нанесли на карту участки, где были взяты образцы, богатые железом, они поняли, что образцы образуют отчетливый шлейф — облако питательных веществ глубиной от 1500 до 3500 метров, охватывающее более 1000 км южной части Атлантического океана.
"Мы никогда не видели ничего подобного", — говорит Сайто. "Мы были в некотором роде шокированы — прямо посреди южной части Атлантического океана есть огромное яблочко.
Мы не совсем понимали, что с этим делать, потому что это противоречило многим нашим ожиданиям."
Отношение железа к гелию в шлейфе было в 80 раз выше, чем соотношение, указанное для быстро распространяющихся хребтов в юго-восточной части Тихого океана.
По словам Сайто, это случайное открытие ставит под сомнение предположение о том, что медленно распространяющиеся хребты бедны железом, и поднимает вопросы об использовании гелия в качестве индикатора потока железа в гидротермальных жерлах.
«Мы предположили, что низкое содержание гелия означает низкое содержание железа, и наше исследование показало, что это не так», — говорит Сайто. "На самом деле довольно много железа выходит из этих медленно распространяющихся регионов Атлантики, где люди думали, что почти ничего не будет."
И это имеет серьезные последствия, потому что железо является критически важным элементом для жизни океана. Известно, что железо стимулирует рост фитопланктона во многих морских средах обитания, особенно в тех, которые играют важную роль в углеродном цикле океана, что, в свою очередь, влияет на уровни углекислого газа в атмосфере и климат Земли.
Поскольку более половины морских хребтов мира расширяются медленно, открытие команды предполагает, что в этих местах может быть гораздо больше железа, чем предполагалось ранее.
«Нам нужно понять, где находится железо в океане и откуда оно берется, чтобы с уверенностью понять роль железа в морском углеродном цикле», — говорит Сайто.
Сайто и его коллеги надеются, что будущие исследования покажут точную форму и размер шлейфа, а также то, сколько железа и других микроэлементов сохраняется и поднимается на поверхность.
Ответы на эти давнишние вопросы помогут исследователям по-настоящему понять, как гидротермальные источники влияют на океан в целом, говорит Сайто.