Příroda nám možná klepe na dveře, ale rozhodně nezahálí. Už teď se najdou jedinci, kteří se přizpůsobují budoucím podmínkám.
Čím teplejší voda, tím méně živin. Mikrob Nitrosopumilus maritimus se už těmto podmínkám asi dobře přizpůsobuje. Přibližně 30 % populace mořského mikrobiálního planktonu žijícího v oceánu, je na těchto mikrobech závislé. Ve světě mikrobiologie mají důležitou roli. Jejich přítomnost pohání chemické reakce, které podporují mořský život.
Vědci předpovídají, že tyto překvapivě přizpůsobivé archeje závislé na železe a oxidujícím amoniaku, budou mít v oceánech velmi důležitou roli při přetváření distribuce živin. Vlny veder a změny klimatu, které způsobují oteplení hlubokomořské vody, může nepředvídatelným způsobem narušit celý proces současné, křehké, chemicko/biologické rovnováhy všech oceánů.
Foto: Fred Zwickyho/Tiskový zdroj EurekAlertFoto: Výzkumná skupina vedená University of Illinois Urbana-Champaign předpovídá, že překvapivě přizpůsobivý druh mořských archeí bude hrát důležitou roli v přetváření biodiverzity v oceánech planety s ohledem na změny klimatu.Foto: Profesor mikrobiologie z Illinois Wei Qin./EurekAlertFoto: Letos v létě bude Qin působit jako druhý hlavní vědecký pracovník na palubě výzkumné lodi Sikuliaq./EurekAlert
Nitrosopumilus maritimus a jemu příbuzní, vytvářejí přeměnu forem dusíku dostupného v mořské vodě a kontrolují růst mikrobiálního planktonu, tedy základu mořského potravního řetězce a pomáhají udržovat mořskou biodiverzitu. Dopady oteplování oceánů se můžou projevit až do hloubky 1kilometru nebo i více.
Dříve si vědci mysleli, že vody v hlubinách jsou většinou izolované od povrchového oteplování, ale je stále jasnější, že oteplování hlubin může změnit způsob, jakým tyto archea, nyní v hojném počtu, využívají železo na kterém jsou silně závislé a potenciálně ovlivnit dostupnost stopových kovů v hlubokém oceánu.
Wei Qin a profesor biologie a globálních změn z Univerzity Jižní Kalifornie David Hutchin, použili kontrolované experimenty s čistými stopovými kovy. Čistou kulturu Nitrosopumilus maritimus vystavili různým teplotám a koncentracím železa. Zjistili, že zvýšení teploty za podmínek omezeného obsahu železa snížilo u mikrobů potřebu železa a zvýšilo jejich fyziologickou účinnost, což dokazuje, že se mikroby dobře aklimatizují na stres z vyšších teplot a snížené dostupnosti železa.
Zdroje: Wei Qin, e-mail: weiqin@illinois.edu, DOI: 10.1073/pnas.2531032123, Tisková kancelář univerzity v Illinois v Urbana-Champaign, https://www.eurekalert.org/news-releases/1119333
Že má Enceladus pod svým ledovým povrchem skrytý oceán objevila sonda Cassini už v roce 2005. Tehdy šlo o první důkaz, že z trhlin v blízkosti jižního pólu Měsíce tryskají proudy vody a jeho ledová zrnka jsou vymršťována do vesmíru. Některé drobné kousky ledu, menší než zrnka písku, padají zpátky na povrch Měsíce, zatímco jiné unikají do volného prostoru a následně tvoří prstenec kolem Saturnu, který kopíruje oběžnou dráhu Enceladu.
Vědci, kteří analyzovali data shromážděná ze sondy Cassini, objevili nové komplexní organické molekuly. To znamená, že v jeho podzemním oceánu probíhají složité chemické reakce. Některé z těchto reakcí by mohly být součástí řetězců, které vedou k ještě složitějším, potenciálně biologicky relevantním molekulám.
Cassini během průletu prstencem E Saturnu neustále detekovala vzorky z Enceladu. V těchto ledových zrnech jsme již našli mnoho organických molekul, včetně prekurzorů aminokyselin, které mimo jiné mohou sloužit jako prekurzory významných látek.
Ledová zrna v prstenci mohou být stará stovky let. S postupujícím věkem mohou být „zvětralá“ a pozměněná intenzivním vesmírným zářením. Vědci chtěli prozkoumat čerstvá zrna vyvržená z Enklandu, aby získali lepší představu o tom, co přesně se děje v tomto oceánu.
Ledová mlha plná důkazů
Díky tomu, že sonda Cassini v roce 2008 proletěla přímo skrz ledovou mlhu, získala nedotčená zrna, která byla vymrštěná jen pár minut předtím, než dopadla na přístroj Cosmic Dust Analyzer (CDA) sondy rychlostí asi 18 km/s. Nejednalo se jen o nejčerstvější ledová zrna, která kdy Cassini detekovala, ale také o ta nejrychlejší. Na rychlosti velmi záleželo.
Proč:
Ledová zrna neobsahují jen zmrzlou vodu, ale i další molekuly, včetně organických látek. Při nižších rychlostech nárazu se led tříští a signál ze shluků molekul vody může skrýt signál z určitých organických molekul. Když ale ledová zrna dopadnou na CDA rychle, molekuly vody se neshlukují a šance objevit tyto dříve skryté signály, mizí.
Než se podařilo shromáždit znalosti z předchozích průletů, trvalo to roky. Teprve pak se tyto poznatky mohly aplikovat k dešifrování. Nyní vědci odhalili, jaké molekuly se nacházely uvnitř čerstvých ledových zrn. Zjistili, že určité organické molekuly, které již byly nalezené rozptýlené v prstenci E, jsou přítomné také v čerstvých ledových zrnech. To potvrzuje teorii, že vznikají v oceánu, který se nachází na Enceladu. V jeho ledových zrnech také objevili zcela nové molekuly, které dosud nebyly pozorované nikde jinde. Chemici se domnívali, že nově detekované molekulární fragmenty zahrnují alifatické, (hetero)cyklické estery/alkeny, ethery/ethyly a předběžně i sloučeniny obsahující dusík a kyslík.
Na Zemi se tyto molekuly podílejí na řetězcích chemických reakcí, které nakonec vedou ke složitějším molekulám. Takovým, jež jsou pro život nezbytné. Existuje mnoho možných cest od organických molekul, které jsme našli v datech Cassini, k potenciálně biologicky relevantním sloučeninám, což zvyšuje pravděpodobnost, že Měsíc je obyvatelný.
V datech, které se nyní podrobují zkoumání je toho mnohem více, takže se můžeme těšit, že se v blízké budoucnosti dozvíme více. Tyto molekuly, které se našli v čerstvě vyvrženém materiálu, dokazují, že komplexní organické molekuly, které sonda Cassini detekovala v prstenci E Saturnu, nejsou jen důsledkem dlouhého pobytu ve vesmíru, ale jsou snadno dostupné v oceánu na Enceladu.
Návrat na Enceladus
Objevy ze sondy Cassini jsou cenné pro plánování budoucí mise ESA věnované Enceladu. Studie pro tuto ambiciózní misi již začaly. Plánem je proletět tryskami a dokonce přistát na jižním pólu Měsíce za účelem odběru vzorků.
Enceladus splňuje všechny předpoklady pro to, aby se stal obyvatelným prostředím, které by mohlo podporovat život. Tj. přítomnost kapalné vody, zdroj energie, specifický soubor chemických prvků a komplexní organické molekuly. Mise, která by prováděla měření přímo z povrchu Měsíce a hledala známky života, by Evropě poskytla přední místo ve vědě o sluneční soustavě.
I kdyby vědci na Enceladu nenašli život, byl by to obrovský objev, protože by to vyvolalo vážné otázky, proč v takovém prostředí neexistuje život, i když jsou zde vhodné podmínky.
Vědecký tým: autor studie Nozair Khawaja; spoluautor Frank Postberg; Nicolas Altobelli, vědecký pracovník projektu Cassini v ESA
Foto: Nir Galili /ETH Curych/Tiskový zdroj EurekAlertFotografie: Průřez vejčitým kamenem z oxidu železa: Obsahuje informace o množství organického uhlíku v moři před miliony let, podobně jako časová kapsle.
Významné události, ke kterým došlo na Zemi, se odehrály tak dávno, že je k dispozici jen málo přímých důkazů. Vědci, kteří po nich pátrají, se často potýkají s obrovskými výzvami. Spoléhají na nepřímé indicie nebo počítačové modely.
Ve skutečnosti je i to „nejmenší zrnko písku“ důkazem historie. Vědci se však zaměřili na kámen složený z oxidu železa. Zjistili, že obsahuje informace o množství organického uhlíku obsaženého v moři. Svojí strukturou tak přináší důkazy jako časová kapsle.
Čím více se planeta Země zalidňuje, tím více oxidu produkujeme. Ať už přirozeným způsobem, tak i umělým. Vědci z ETH tak objevili unikátního přírodního svědka, který je důkazem historického období: drobné vejčité kamínky oxidu železa, které lze použít k přímému měření zásob uhlíku v prvotním oceánu. Zvenku připomínají zrnka písku, ale co se týče jejich formování, tyto takzvané ooidy se spíše podobají kutálejícím se sněhovým koulím. Jak je vlny tlačí po mořském dně, rostou po vrstvách. Přitom se k nim přichytí molekuly organického uhlíku a stanou se součástí krystalové struktury.
Zkoumáním těchto nečistot zachycených na ooidech se vědcům podařilo vystopovat zásoby organického uhlíku v moři zpětně až 1,65 miliardy let. Vědci ve své studii ukazují, že před 1 000 až 541 miliony let byla zásoba tohoto prvku podstatně nižší, než se dříve předpokládalo. Tato zjištění vyvracejí běžná vysvětlení významných geochemických a biologických událostí té doby a vrhají nové světlo na historii Země.
Oceán jako rezervoár stavebních kamenů života
Jak se uhlík dostává do oceánů? Na jedné straně se oxid uhličitý (CO2) rozpouští ze vzduchu do mořské vody a je transportován do hlubin procesy míchání a oceánskými proudy, kde se dlouhodobě zadržuje. Na druhé straně je organický uhlík produkován fotosyntetickými organismy, jako je fytoplankton nebo některé bakterie. Tyto mikroskopické organismy pomocí energie slunečního záření a CO2 samy produkují organické sloučeniny uhlíku. Když organismy uhynou, pomalu klesají k mořskému dnu jako mořský sníh. Pokud dosáhne mořského dna, aniž by byl cestou organismy sežrán, uhlík se v mořském dně ukládá po miliony let.
Ale není to jen fytoplankton, kdo poskytuje zásobu uhlíkových složek. Stavební kameny života se také znovu používají: mikroorganismy rozkládají exkrementy a mrtvé organismy, čímž znovu uvolňují stavební kameny. Tyto molekuly tvoří to, co je známé jako rozpuštěný organický uhlík, který volně unáší oceán: obrovský rezervoár stavebních kamenů, který obsahuje 200krát více uhlíku, než je ve skutečnosti „zabudováno“ do mořského života.
Od prvotního oceánu až po současnost
Přestože zkoumaná období jsou dávno minulá, výzkumné poznatky jsou významné pro budoucnost. Mění náš pohled na to, jak se vyvíjel život na Zemi a možná i na exoplanetách. Zároveň nám pomáhají pochopit, jak Země reaguje na poruchy, a člověk je jednou z takových poruch: oteplování a znečištění oceánů způsobené lidskou činností v současnosti vede k poklesu hladiny kyslíku v mořích. Nelze tedy vyloučit, že by se popsané události mohly v daleké budoucnosti opakovat.
Foto: S. Hegelbach a J. Kuster / ETH Zurich / EurekAlertFoto: S. Hegelbach a J. Kuster / ETH Zurich / EurekAlert
NASA nyní ukázala vědecká data ze své nejnovější družice pro pozorování Země, která poskytují unikátní měření zdraví oceánů, první svého druhu, kvality ovzduší a účinků měnícího se klimatu.
Družice NASA PACE detekuje světlo v hyperspektrálním rozsahu, to poskytuje vědcům nové informace k rozlišení komunit fytoplanktonu, což je jedinečná schopnost nejnovějšího satelitu NASA pro pozorování Země. Tento první snímek uvolněný z OCI identifikuje dvě různá společenství těchto mikroskopických mořských organismů v oceánu u pobřeží Jižní Afriky 28. února 2024.
Just in – data from our newest Earth-observing satellite, PACE!
With PACE data, scientists can study microscopic life in the ocean and particles in the air, allowing us to monitor ocean health, air pollution, and impacts of climate change. More: https://t.co/qq4OBYhxYCpic.twitter.com/Dvb5E7IpGo
Přístroje na družici PACE (zkratka pro Plankton, Aerosol, Cloud and Ocean Ecosystem) nahlíží dolů do oceánu a sbírá data o barvách světla odrážejícího se od něj, což ukazuje, kde se daří různým typům fytoplanktonu. Ocean Color Instrument na PACE bude schopen pozorovat více než 100 různých vlnových délek a je první vědeckou družicí, která tak činí denně v celosvětovém měřítku. Tento „hyperspektrální“ přístroj umožní poprvé z vesmíru identifikovat fytoplankton podle svého druhu.
Družice Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE) byla vypuštěna 8. února a byla podrobena několikatýdennímu testování kosmické lodi a přístrojů na oběžné dráze, aby bylo zajištěno správné fungování a kvalita dat. Mise shromažďuje data, ke kterým má přístup i veřejnost a na které se můžete podívat zde: PACE OCEAN.
Údaje PACE umožní výzkumníkům studovat mikroskopický život v oceánu a částice ve vzduchu, čímž posílí porozumění problémům, jako je zdraví rybolovu, škodlivé výkvěty řas, znečištění ovzduší a kouř z lesních požárů. S PACE mohou vědci také zkoumat, jak se oceán a atmosféra vzájemně ovlivňují a jak jsou ovlivněny měnícím se klimatem.
„Tyto úžasné snímky podporují závazek NASA chránit naši domovskou planetu,“ řekl administrátor NASA Bill Nelson. „Pozorování PACE nám umožní lépe porozumět tomu, jak naše oceány a vodní cesty a drobné organismy, které je nazývají domovem, ovlivňují Zemi. Od pobřežních komunit po rybolov, NASA shromažďuje kritická klimatická data pro všechny lidi.
Po objevu v sopečných jeskyních u Střední Ameriky byl právě oznámen nový úžasný ekosystém. Výzkumné lodi Schmidt Ocean Institute (SOI) Falkor trvalo 30 dní, než dokončila svou expedici a přinesla domů jeden z největších objevů za 46 let studia hydrotermálních průduchů.
Podvodní robot zde na Východním Pacifiku dokázal převrátit části sopečné kůry a odhalit nový vědecký ekosystém plný červů, plžů a chemosyntetických bakterií, kterým se zdánlivě daří, přestože žijí ve vodě o teplotě 25 °C. To mění způsob, jakým se nyní díváme na hydrotermální průduchy, a dodává jim zcela nový rozměr s ekosystémy existujícími jak na jejich povrchu, tak pod nimi.
„Na souši už dlouho známe živočichy žijící v podzemních jeskyních a v oceánu živočichy žijící v písku a bahně, ale poprvé se vědci podívali pod hydrotermální průduchy,“ uvedla výkonná ředitelka SOI, Dr. Jyotika Virmani, v prohlášení zaslaném IFlScience. „Tento skutečně pozoruhodný objev nového ekosystému, ukrytého pod jiným ekosystémem, poskytuje nový důkaz, že život existuje na neuvěřitelných místech.“
Je to poprvé, co byl pod hydrotermálními průduchy, což jsou horké sopečné prameny nacházející se podél mořského dna, nalezen život. Tým také nalezl důkaz, že povrchové druhy, jako jsou trubkovci, mohou cestovat pod hladinu z povrchu pomocí tekutiny z průduchů, což jim umožňuje rozšířit svůj areál.
Nové hydrotermální vývěry se mohou objevit, když tektonická aktivita způsobí posun a praskání desek zemské kůry. Tyto trhliny se zaplní mořskou vodou, která se ohřívá magmatem a stoupá zpět na mořské dno.
Dlouho jsme chápali, jak se nové hydrotermální průduchy objevují, ale lidé si lámali hlavu nad tím, jak je možné, že ekosystémy, které na nich žijí, vznikají tak rychle. Jedním ze základních živočichů těchto ekosystémů je trubýš, ale jeho mláďata jsme na povrchu hydrotermálních průduchů nacházeli jen zřídka.
Tento nový a zásadní objev o tom, jak mohou hlístice cestovat pod povrchem hydrotermálních průduchů, do jisté míry vysvětluje, jakým způsobem kolonizují nová stanoviště. Ke svým závěrům dospěli s pomocí podvodního robota ROV SuBastian, který lepil krabice přes trhliny v zemské kůře a dokázal sbírat některé živočichy žijící pod povrchem.
„Naše znalosti o životě živočichů v hlubokomořských hydrotermálních průduších se tímto objevem výrazně rozšířily, “ uvedla vedoucí expedice Dr. Monika Bright z Vídeňské univerzity. „Existují dvě dynamická prostředí průduchů. Živočichové žijící nad a pod povrchem průduchů prosperují společně a ve shodě, v závislosti na průduchové tekutině zdola a kyslíku v mořské vodě shora.“
Objev nového ekosystému je vždy vzrušující, ale představuje také novou úvahu v probíhající diskusi o bezpečnosti hlubinné těžby. Někteří tvrdí, že mořské dno je cestou nejmenšího ničení, pokud jde o těžbu kovů potřebných pro zásobování planety zelenými bateriemi, ale jiní varují, že máme před sebou ještě dlouhou cestu, než budeme moci stanovit možné škody způsobené kopáním v mořských hlubinách.
„Objevy učiněné na každé expedici Schmidt Ocean Institute posilují naléhavost úplného prozkoumání našeho oceánu, abychom věděli, co se v hlubinách moře nachází,“ řekla Wendy Schmidtová, prezidentka a spoluzakladatelka Schmidt Ocean Institute. „Objev nových tvorů, krajin a nyní i zcela nového ekosystému podtrhuje, kolik toho ještě musíme o našem oceánu objevit – a jak důležité je chránit to, co ještě neznáme a čemu nerozumíme.“
Koneckonců, jak ví každý, kdo sledoval seriál Pod vodou, vrty pod hlubokomořskými průduchy mohou skončit velmi špatně.
Japonský plán upravovat, ředit a vypouštět ozářenou vodu používanou k chlazení jaderných reaktorů ve Fukušimě je nepopulární, ale odborníci tvrdí, že je bezpečný. Na satelitních snímcích vypadají jako bleděmodrá a šedá vajíčka obrovského motýla, nakladená v těsných vzorcích na nějaký ponurý list. Vejce, vyrobená z oceli, jsou nádrže přeplněné radioaktivní kapalinou, kontaminovanou vodou z japonské jaderné elektrárny Fukušima. Voda bude brzy zředěna a odčerpána do moře, píše server BECHTEL.
„Máme přístup k lodi, která jezdí k pobřeží Fukušimy každý rok, někdy jednou, někdy dvakrát,“ říká. Casacuberta Arola a její kolegové pravidelně shazují sestavu nádob do vod poblíž neschopné elektrárny, aby odebrali vzorky v různých hloubkách. Víčka sklenic se automaticky zavírají jedna po druhé, když je zařízení pomalu vytahováno zpět na hladinu.
Doufají, že tímto způsobem a také odebíráním vzorků sedimentů z mořského dna budou moci v příštích měsících a letech zjistit, zda likvidace vody z Fukušimy způsobuje znatelné zvýšení radiace v tomto koutě Tichého oceánu. Vypouštění vody by mohlo začít již příští měsíc. Pokud dojde k výraznému nárůstu úrovně radiace v okolních vodách, bude to znamenat, že se věci velmi zvrtly.
V roce 2011 zasáhla jadernou elektrárnu Fukušima Daiiči mohutná vlna tsunami. Obranná mořská zeď, která měla elektrárnu před takovým náporem chránit, byla o mnoho metrů příliš nízká na to, aby monstrózní vlnu zastavila. Mořská voda zaplavila zařízení, což nakonec vedlo k částečnému roztavení a obrovským výbuchům v některých reaktorech. Je považována za jednu z nejhorších jaderných havárií v historii.
V následujících letech museli pracovníci neustále přečerpávat vodu do zasažených fukušimských reaktorů, které stále obsahují horké jaderné palivo. Tato voda naštěstí splnila svou úlohu a udržuje reaktory v chladu, ale při tomto procesu se ozářila, což znamená, že ji nelze jen tak spláchnout. Pracovníci proto použitou chladicí vodu uchovávají na místě a budují jednu nádrž za druhou, kde ji skladují. Po celou dobu věděli, že ji nakonec budou muset zlikvidovat. Dnes se na místě nachází 1,3 milionu tun kontaminované vody. A pro další nádrže už není místo. Nastal čas s tím něco udělat.
Trvalo to roky výzkumu, modelování a odběru vzorků, ale na začátku tohoto měsíce Mezinárodní agentura pro atomovou energii schválila plán vypouštění. Japonský úřad pro jadernou regulaci návrhy zároveň podepsal, což znamená, že společnost Tokyo Electric Power Co (Tepco), která má elektrárnu a její vyčištění na starosti, má plné právo začít vodu pomalu vypouštět do oceánu prostřednictvím 1 km dlouhého podmořského potrubí.
Někteří z nich nejsou spokojeni. Místní rybáři se proti plánu ostře staví a v Jižní Koreji se konaly pouliční protesty. Mnozí vědci jsou však přesvědčeni, že vypouštění bude naprosto bezpečné.
Kontaminovaná voda, která by stačila na naplnění více než 30 000 návěsů kamionů s pohonnými hmotami, obsahuje směs nestabilních chemických prvků, tzv. radionuklidů, které vyzařují záření. Aby se tyto radioaktivní složky omezily na minimum, nainstalovala společnost Tepco speciální technologii čištění vody, která ji před uskladněním upravuje. V podstatě jde o to, že kontaminovaná voda prochází řadou komor obsahujících materiály, které mohou adsorbovat radionuklidy. Izotopy se na tyto materiály navážou a voda teče dál o něco čistší než předtím.
Není však stoprocentně účinná a mnoho radionuklidů, které má extrahovat, jako například izotopy cesia-137 a stroncia-90, se ve skladované vodě stále může nacházet. Některé izotopy systém nedokáže odstranit vůbec, například uhlík-14 a tritium, což je forma vodíku se dvěma neutrony a jedním protonem v jádře (vodík obvykle obsahuje pouze jeden proton).
Navzdory tomu je voda mimořádně bezpečná, protože koncentrace radionuklidů je tak nízká, vysvětluje Jim Smith, profesor environmentálních věd na univerzitě v Portsmouthu. „Nemám obavy,“ říká o plánu vypouštět vodu.
Mnohé z výše uvedených radioaktivních izotopů se do oceánu dostaly v době katastrofy v roce 2011 – a některé z nich putovaly dál. Jedna studie zjistila, že šest let po havárii plavou v Severním ledovém oceánu ve vzdálenosti asi 3 000 km. Po zahájení vypouštění se radionuklidy nepochybně rozšíří do Tichého oceánu, ale je velmi nepravděpodobné, že by to mělo znatelný vliv na životní prostředí, říká Smith.
Pro kontext upozorňuje, že má dlouholeté zkušenosti se studiem účinků radiace na živé organismy v blízkosti zničené jaderné elektrárny v Černobylu. I tam, kde je vystavení radiaci mnohem větší, se zdá, že dopad je nepatrný. „Víme, že radiace poškozuje DNA, pravděpodobně existují jemné účinky radiace na těchto úrovních, ale obecně nepozorujeme významný vliv na ekosystém,“ říká s odkazem na tuto práci.
Navíc tritium – jeden z izotopů, který nelze z uskladněné vody odstranit – je již v nízkých koncentracích přítomno všude kolem nás, i když vyšší koncentrace jsou spojeny s jadernými aktivitami. Autoři jedné studie z roku 2018 spekulovali, že neobvykle vysoké hladiny tritia v deltě řeky Rhôny ve Francii jsou způsobeny historickým znečištěním z hodinářského průmyslu – tritium se používalo k výrobě ve tmě svítící barvy na ciferníky hodinek.
Mnoho lidí si neuvědomuje, že voda obsahující tritium je ve skutečnosti běžně vypouštěna do moře – někdy v mnohem větším množství, než se vypouští z Fukušimy – jadernými zařízeními po celém světě, včetně USA, Evropy a východní Asie. V závodě na zpracování jaderných materiálů Cap de la Hague ve Francii se každý rok uvolní 11 400 terabecquerelů (Tbq) tritia, což je více než třináctinásobek celkové radioaktivity tritia ve všech skladovacích nádržích ve Fukušimě.
Společnost Tepco podle svých slov pravidelně testuje uskladněnou vodu před jejím uvolněním. Voda bude znovu upravena, v případě potřeby i několikrát, a více než stokrát zředěna, aby se koncentrace radioaktivity tritia snížila na maximálně 0,0000000015 TBq na litr, což je úroveň odpovídající 1/40 japonských národních bezpečnostních norem. Podle japonské vlády zhruba 70 % skladované vody obsahuje také jiné radionuklidy než tritium, jejichž koncentrace překračují regulační limity, a jejich množství bude rovněž sníženo pod úroveň japonských regulačních norem. Před vypuštěním bude voda znovu testována.
Pro poslední srovnání Smith vypočítal, že kosmické záření, které interaguje se zemskou atmosférou nad Tichým oceánem, způsobuje každoročně přirozenou depozici 2 000krát většího množství tritia, než kolik se do vody dostane postupným vypouštěním z Fukušimy.
Tatsujiro Suzuki z univerzity v Nagasaki vzpomíná, jak v roce 2011 s hrůzou sledoval vývoj katastrofy. „Všichni jsme si mysleli, že něco takového se v Japonsku nikdy nestane,“ říká. V té době pracoval pro vládu. Vzpomíná na zmatek, který panoval v reaktorech ve dnech následujících po tsunami. Všechny zachvátil strach.
„Jakmile jednou zažijete takovou havárii, nechcete už žádnou další,“ říká. Dlouhý stín, který katastrofa vrhla, znamená, že pro plán vypouštění vody nemůže být sázka – přinejmenším z hlediska důvěry veřejnosti – větší.
Suzuki tvrdí, že není zcela spravedlivé srovnávat fukušimskou vodu s kapalinami vypouštěnými z jiných jaderných zařízení jinde ve světě, protože je zde náročné vyčistit mnoho různých radionuklidů. „Je to bezprecedentní událost, ještě jsme to nedělali,“ říká a dodává, že podle jeho názoru je postup „pravděpodobně bezpečný“, ale že stále existuje prostor pro lidskou chybu nebo nehodu, například další tsunami, která by mohla způsobit nekontrolovaný únik vody do moře.
Společnost Tepco a Mezinárodní agentura pro atomovou energii takové možnosti zvážily a stále považují riziko pro lidský a mořský život za velmi nízké. Sameh Melhem, který nyní působí ve Světové jaderné asociaci, dříve pracoval pro Agenturu pro atomovou energii a podílel se na některých výzkumech, které měly vyhodnotit plán vypouštění. „Myslím, že je to velmi bezpečné pro samotné provozovatele i pro veřejnost,“ říká a dodává: „Koncentrace radionuklidů pocházejících z tohoto úniku je zanedbatelná.“
V listopadu loňského roku odebrala Casacuberta Arola se svými kolegy vzorky mořské vody u fukušimského pobřeží a nedávno je začala analyzovat. Vědci měří množství různých radionuklidů, které by v ní mohly být přítomny. V případě tritia to znamená, že ze vzorku odstraní veškeré helium a čekají, kolik nového helia se z vody objeví jako produkt radioaktivity. To umožňuje extrapolovat množství tritia, které musí být přítomno, vysvětluje Casacuberta Arola. Ona a její tým mají k dispozici záznamy takovýchto měření radionuklidů z moře u Fukušimy za několik let zpět.
„Už víme, že hodnoty, které nyní vidíme v blízkosti Fukušimy, se blíží hodnotám pozadí,“ říká. Jestli se to změní, by měli zjistit poměrně rychle. Stejně jako Mezinárodní agentura pro atomovou energii a další pozorovatelé, kteří hodlají v příštích letech odebírat vzorky vody a volně žijících živočichů v oblasti, aby měli přehled.
Smith říká, že navzdory přesvědčivým důkazům, že vypouštění vody bude zcela bezpečné a na každém kroku přísně kontrolované, není překvapivé, že někteří lidé jsou k plánu skeptičtí. Dodává, že na to mají vzhledem k problematické historii elektrárny právo.
Zároveň je hrozba, kterou vypouštění představuje – i v případě nejhoršího scénáře, kdy se všechno pokazí – nepatrná ve srovnání s některými jinými environmentálními riziky v regionu, jako jsou dopady klimatické krize na Tichý oceán, říká Smith.
Casacuberta Arola souhlasí. Tvrdí, že negativní zpravodajství o plánu na vypouštění jaderných elektráren bylo zneužito k „vymývání mozků“ a k vyvolání strachu z jaderné energetiky. „Podle mě,“ dodává, „se to velmi přehání.“
Současný oceánský systém by mohl přestat fungovat již v roce 2025, což by vedlo ke klimatické katastrofě. Atlantická meridionální (poledníková) cirkulace slábne a podle nových předpovědí by mohla mezi lety 2025 a 2095 zcela vymizet, to by mělo pro klima katastrofální důsledky, píše Space.
Hlavní systém oceánských proudů, který přenáší teplo z tropů do severního Atlantiku, by se podle nových předpovědí mohl zastavit mnohem dříve, než se očekávalo. Takový kolaps by měl katastrofální dopad na zemské klima.
Systém známý jako Atlantická meridionální cirkulace (AMOC) již dříve podle měření dramaticky slábl v souvislosti s rostoucí teplotou oceánů. Navzdory tomu však Mezivládní panel pro změnu klimatu (IPCC) nedávno oznámil, že klimatologové neočekávají, že by se AMOC během tohoto století zcela vypnul.
Nová studie však nyní tento závěr zpochybňuje.
„Vypnutí AMOC může mít velmi vážné důsledky pro zemské klima, například tím, že změní globální rozložení tepla a srážek,“ uvedl vedoucí studie Peter Ditlevsen z Niels Bohr Institute na Kodaňské univerzitě.
Ditlevsenův tým zjistil, že přímá měření síly AMOC se provádějí teprve posledních 15 let, a proto použil sofistikované statistické nástroje na údaje o teplotě oceánů až do 70. let 19. století, aby získal rozšířený soubor dat. Tato podrobná analýza nakonec naznačila významné varovné příznaky zastavení činnosti AMOC v letech 2025 až 2095, a to s ohromující jistotou 95 %. Přesněji řečeno, výsledky týmu prokázaly, že nejpravděpodobnější doba tohoto kolapsu bude kolem roku 2057.
Jiní klimatologové přesto zůstávají opatrní a tvrdí, že v datech stále existují nejistoty, které by mohly ovlivnit jejich přesnost. Stojí však za zvážení, že i pouhá možnost, že AMOC přestane fungovat tak brzy, je poměrně alarmující.
AMOC, jejíž součástí je i Golfský proud, je hlavním způsobem transportu tepla z tropů naší planety. Bez něj by se teplota v tropech rychle zvyšovala a životně důležité tropické deště by byly přerušeny. Tyto deště jsou nezbytné pro životní prostředí v Jižní Americe, západní Africe, Indii a dalších oblastech jižní Asie.
Severní a západní Evropa by mezitím přišla o zdroj teplé vody z tropů, což by vedlo k většímu počtu bouří a silně chladným zimám v těchto oblastech. Ztráta Golfského proudu by měla za následek také zvýšení hladiny moří na východním pobřeží USA.
„Náš výsledek podtrhuje důležitost co nejrychlejšího snížení globálních emisí skleníkových plynů,“ řekl Ditlevsen.
V posledních letech jsme již byli svědky toho, jak se nebezpečí lidmi způsobeného oteplování klimatu projevuje, když vlny veder zachvátily velkou část severní polokoule. A přestože se v důsledku ztráty AMOC může ochladit severní a západní Evropa, „toto vypnutí přispěje ke zvýšenému oteplování tropů,“ řekl Ditlevsen, „kde rostoucí teploty již způsobily náročné životní podmínky.“
Za posledních 20 let se změnila barva oceánu, což je trend, který nelze vysvětlit pouze meziroční proměnlivostí. K této změně, pro lidské oko nenápadné, došlo ve více než 56 % světových oceánů – což je plocha větší než celkový povrch pevniny na Zemi. Vědci se domnívají, že na vině je změna klimatu, píše ZME Science.
Změna barvy oceánu znamená, že se mohou proměnit i mořské ekosystémy. Přestože přesná povaha těchto změn zůstává mezinárodnímu týmu vědců nejasná, jsou pevně přesvědčeni, že je to pravděpodobně způsobeno klimatickými změnami způsobenými člověkem.
„Prováděla jsem simulace, které mi už roky říkaly, že k těmto změnám v barvě oceánů dojde,“ uvedla spoluautorka studie Stephanie Dutkiewiczová v prohlášení pro média.
„To, že se to skutečně děje, není překvapivé, ale děsivé,“ dodává.
Více než jen chlorofyl
Barvu oceánu určují jeho horní vrstvy, které odrážejí látky v nich přítomné. Sytě modré vody naznačují nedostatek života, zatímco zelenější vody naznačují přítomnost fotosyntetických organismů, zejména fytoplanktonu. Jedná se o rostlinné organismy hojně se vyskytující v horních vrstvách oceánu, které se vyznačují zeleným barvivem chlorofylem.
Fytoplankton je zdrojem potravy pro celou řadu organismů, včetně ryb, mořských ptáků a mořských savců. Hraje také významnou roli ve schopnosti oceánu absorbovat a ukládat oxid uhličitý. Vzhledem k jeho významu vědci aktivně sledují populace fytoplanktonu na celé hladině oceánu a jejich možnou reakci na změnu klimatu.
Za tímto účelem vědci sledují změny chlorofylu. Jedná se o vyhodnocování poměru modrého a zeleného světla odraženého od povrchu oceánu, které lze účinně sledovat pomocí satelitních pozorování. V roce 2010 však studie varovala, že pokud by vědci sledovali pouze chlorofyl, trvalo by nejméně 30 let, než by zaznamenali jakýkoli trend způsobený změnou klimatu.
Foto: Jeff Schmaltz – NASA Earth Observatory/Wikipedia
Změny v oceánu
Ve své nové studii vědci prošli měření barvy oceánů, která provedl spektroradiometr MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) – přístroj na družici Aqua, který sleduje barvu oceánů již více než 20 let.
Družice zachycuje barevné rozdíly v oceánu, které jsou lidským okem nepostřehnutelné. Zatímco většinu oceánu obvykle vnímáme jako modrou, skutečná barva zahrnuje řadu jemnějších vlnových délek, včetně modré, zelené a dokonce i červené. Vědci ve své studii provedli statistickou analýzu na základě údajů ze satelitních měření od roku 2002.
Zpočátku se zaměřili na zkoumání rozsahu kolísání barev mezi různými oblastmi v rámci jednoho roku, což jim umožnilo nahlédnout do jejich přirozených výkyvů. Poté svou metodu rozšířili na delší období. Díky této analýze se objevil jasný trend, který nebylo možné vysvětlit typickou meziroční proměnlivostí.
Výzkumníci pak použili klimatický model, aby zjistili, zda existuje souvislost mezi pozorovaným trendem a změnou klimatu. Simulovali oceány podle dvou scénářů: jeden přidával skleníkové plyny a druhý je neobsahoval. První z nich předpovídal změny barvy oceánů přibližně v 50 % světových oceánů – v souladu s tím, co tým zjistil.
„Barva oceánů se změnila,“ uvedl Dutkiewicz ve svém prohlášení. „A my nedokážeme říct jak. Ale můžeme říci, že změny barvy odrážejí změny ve společenstvech planktonu, které ovlivní vše, co se planktonem živí. Změní se také to, jak moc bude oceán pohlcovat uhlík, protože různé druhy planktonu k tomu mají různé schopnosti.“
Každoročně dochází na celém světě k desítkám útoků žraloků na lidi, které si vyžádají v průměru několik mrtvých ročně, píše server Gazeta. Strach ze žraloků se může podepsat na turistickém ruchu a majitelé letovisek by se měli zajímat o vytvoření spolehlivé ochrany proti těmto predátorům. Je tedy možné vyvinout spolehlivý „repelent“ na žraloky?
Spojené státy byly první zemí, která v polovině 20. století vážně uvažovala o vývoji repelentu proti žralokům. Tyto pokusy nebyly motivovány snahou chránit plavce, ale byly prováděny z iniciativy armády. Hlavní bitvy mezi USA a Japonskem během druhé světové války se odehrávaly na moři nebo na ostrovech a hlavní údernou silou bylo v té době námořní letectvo. Pokud měl pilot sestřeleného letadla štěstí, mohl vyskočit z kokpitu do vody. Záchranná vesta umožňovala záchrannému týmu čekat mnoho hodin, někdy i dní, ale pouze v případě, že osoba nebyla přitahována žraloky. Sestřelené piloty tyto ryby zabíjely častěji, a protože výcvik pilotů je jednou z největších položek v rozpočtu bojového letectva, pustili se Američané po válce do vývoje repelentu.
„Byly zřízeny speciální mořské laboratoře, celé ostrovní základny, jejichž úkolem bylo provádět experimenty a hledat látky, které by žraloky odradily od potenciální kořisti. Ale navzdory obrovskému rozpočtu a mnohaletému úsilí se nepodařilo vytvořit žádný funkční prostředek. Američané vyzkoušeli vše od nejjednodušších dráždivých látek až po chemické bojové látky. Dokonce si vzpomněli na staré rasistické legendy, že žraloci nemají rádi pach černochů. Zkoušeli pach moči, pach potu – nic nezabíralo. „Samozřejmě, že když otrávíte vodu chemickými zbraněmi, žralok zemře, ale v tomto případě bude trpět i člověk“, říká Alexander Kasumjan, profesor Biologické fakulty Moskevské státní univerzity a vedoucí katedry ichtyologie.
Další pokusy o vytvoření chemické ochrany proti žralokům byly učiněny v 70. letech 20. století. Tehdy ichtyologové objevili malé ryby podobné mihulím, které se vyvinuly tak, aby vylučovaly repelent proti žralokům. „Tajemný sekret vylučovaný žlázami těchto rybek se ukázal být účinným repelentem. Vědcům se však nepodařilo zjistit, která složka sekretu, je účinnou. Bylo zjištěno, že látky, které se podařilo izolovat, působí velmi slabě, a byla vyslovena hypotéza, že účinek může mít pouze směs některých sloučenin, pravděpodobně v přesném poměru. Jejich struktura může připomínat strukturu včelího jedu,“ vysvětlil profesor Kasumyan.
Od vývoje chemického repelentu proti žralokům bylo nakonec upuštěno. Moderní spektroskopie umožňuje analyzovat složení látek mnohem přesněji než v 70. letech 20. století a molekulárně genetické studie mohou poskytnout „seznam“ bílkovin, které tělo syntetizuje, takže hypoteticky by věda mohla zjistit, co přesně zachraňuje zmíněné rybky před predátory.
Podle Alexandra Kasumyana pach vlastního hnijícího masa žraloky poměrně úspěšně odhání. Pokud je však žralok hladový a cítí krev, je lhostejný i k takovémuto odpuzovači.
Někteří vědci navrhují odpuzovat žraloky spíše fyzikálními než chemickými metodami. Žraloci například nemají rádi nízkofrekvenční zvuky. Také mají velmi vyvinutou elektrorecepci – živé organismy vytvářejí elektrická pole a některé ryby jsou schopny tato pole při hledání kořisti vnímat. Existují hypotézy, že určitá elektrická pole nemusí žraloky přitahovat, ale spíše odpuzovat, ale v praxi se ani tato, ani akustické metody neosvědčily.
Potenciálně by mohl být žralok ovlivněn hrubším způsobem, např. výbuchem. TNT vhozený do vody by však ohrožoval lidi stejně jako ryby a vyvolal by paniku mezi rekreanty na moři. Hypoteticky by před žraloky mohlo chránit zařízení vyvinuté ruskými vědci, které může mít na vodní prostředí účinek podobný výbuchu bez použití výbušnin. Tato technologie má mnoho společného s přístroji pro terapii rázovou vlnou, které se používají k léčbě onemocnění pohybového aparátu. Silný elektromagnetický puls přenáší energii do vody, čímž vzniká „rázová vlna“. Tuto vlnu lze soustředit do úzkého paprsku, který může urazit desítky metrů. Moderní sonary dokáží identifikovat vodní živočichy a určit jejich polohu s přesností na několik centimetrů.
Mezi ichtyology je rozšířená teorie, že ryby necítí bolest ve stejném smyslu jako savci a nebojí se jí. Nicméně určité silné nepohodlí nebo poškození těla může pravděpodobně predátory odradit. Odborníci se proto domnívají, že by se měly tyto metody důsledně zvážit.
Světové oceány se staly inspirací pro mnoho pohádek. Od příběhů o tajemných mořských příšerách až po legendy o lodích duchů, jako je Bludný Holanďan. Ačkoli všechny jsou schopny vyvolat „odpor k oceánu“ i v těch nejneohroženějších suchozemských badatelích, žádná námořní legenda nevzbuzuje v mořeplavcích takový strach jako pověst o rozbouřené vlně, možná proto, že tato bájná vodní stěna už není omezena pouze na folklór. Stala se uznávaným vědeckým fenoménem,píše Encyklopedia Brittanica.
Tyto přívalové vlny, známé také jako freak waves, killer waves, monster waves nebo odborněji řečeno extrémní bouřkové vlny, jsou definovány svou neobvyklou výškou – někdy dosahují až 30 metrů (téměř 100 stop) – a svou nepředvídatelnou povahou, obvykle se vynořují ze směru, který není předvídatelný na základě převládajícího směru větru a vln. Z technického hlediska má extrémní bouřková vlna výšku, která je nejméně 2,2násobkem významné výšky vlny (průměr nejvyšší třetiny vln měřený od dna k hřebeni). Je známo několik mechanismů, které způsobují bouřkové vlny, včetně konstruktivní interference, při níž se malé rychlé vlny dohánějí s pomalými vlnami, což vede k momentálnímu spojení oscilací do neobvykle velké vlny. Roli může hrát i vichřice, ale vlny mohou vznikat i na relativně klidném moři.
Námořníci již dlouho hlásí výskyt vln, ale jak často k těmto extrémním jevům dochází, zůstává záhadou. Analýza satelitních snímků naznačila, že se vyskytují častěji, než se předpokládalo, což podporuje historické zprávy o lodích, které byly zasaženy a potopeny obrovskými vlnami. Šílená vlna se podílela na zmizení mnoha lodí, včetně SS Waratah (australský Titanic), která zmizela na cestě do Kapského Města v roce 1909 a SS Edmund Fitzgerald, která se potopila v jezeře Superior v roce 1975.
Stopy vzácných forem železa a plutonia byly nalezeny na dně Tichého oceánu poté, co nějaký druh kataklyzmatu ve vesmíru vytvořil tuto radioaktivní látku a poslal ji deštěm na naši planetu. Mimozemské trosky dorazily na Zemi během posledních 10 milionů let, podle zprávy v časopise Science.
Jakmile dopadl do Tichého oceánu a usadil se na dně, téměř 1600 km hluboko, materiál se začlenil do vrstev horniny, kterou později vytáhla japonská společnost zabývající se průzkumem ropy a darovala ji výzkumníkům.
„Jen vědět, že tam je plutonium, je úžasné,“ říká Brian Fields, astronom z university v Illinois z Urbana-Champaign, který nebyl součástí výzkumného týmu. „Teď máme jen nepatrná množství materiálu. Koneckonců, mluvíme zde o stovkách atomů. Ale měli bychom být za to vděční, protože jsou čerstvě vyrobené z explodujících hvězd.“
Čerstvě vyrobené vzorky, jako jsou tyto, by mohly vědcům pomoci pochopit, jak vesmír koval prvky těžší než železo, jako je zlato, platina, uran a plutonium. „Toto jsou prvky, které jsou stále záhadou,“ říká Anton Wallner, fyzik z Australské národní univerzity v Canbeře, který vedl mezinárodní tým a který provedl novou práci. „Nevíme přesně, kde se vyrábí a kolik se ho vyrábí na různých místech.“
Zjistit zdroj těchto prvků je velký problém pro astronomy, kteří již v podstatě vědí, odkud pochází zbytek periodické tabulky. Vodík a helium se například zrodily při velkém třesku a prvky jako uhlík a kyslík se tvoří v jádrech hvězd. Proto milovaný astronom Carl Sagan rád říkal: „Jsme stvořeni z hvězdné hmoty“.
Astronomové věří, že ty nejtěžší prvky musí pocházet z intenzivnějšího prostředí než je běžná hvězda. Jednou z možností je, když si hmotná hvězda projde smrtelnými bolestmi a exploduje jako supernova.
Pokud je v blízkosti supernova, silný výbuch by vyslal prvky na všechny strany, říká Fields, „všechny tyto prvky, které se v supernově vytvoří, pak doslova prší na naše hlavy, prší na Zemi.“
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization StudioVizualizace mořských proudů.
Proudění vody v pozemských mořích po staletí pomáhalo námořníkům s naváděním a utvářelo klima mnohem déle než jsme si mysleli. Ale kdy a jak se poprvé objevily mořské proudy? Tyto proudy se objevily s prvními oceány planety, asi před 4 miliardami až 4,5 miliardami let, poháněnými stejnými silami, které je pohánějí dnes: větry, přílivy a odlivy, globální rozdíly v teplotě, slanosti a rotace planety, napsal Livescience.
Podle Havajské univerzity v Mānoa, se mořské proudy chovají podobně jako řeky ve větších vodních plochách. Jejich velikost se pohybuje od malých proudů poblíž pláží až po oceánské toky. Jako jsou obrovské gyry nebo eliptické cykly, které se plazí mezi kontinenty. Například v severoatlantickém Gyru teče voda na západ podél rovníku, na sever kolem východního pobřeží USA v Golfském proudu, zpět na východ podél Arktidy a pak na jih kolem Evropy a Afriky jako Kanárský proud.
Větry poháněné sluneční energií usměrňují povrchové proudy, jako ty v gyrech. Rozdíly v teplotě a slanosti mezi rovníkem a zemskými póly, pohání hlubinné proudy známé jako termohalinní (pro „teplo“ plus „sůl“) cirkulaci. Dokončení globálního termohalinního cyklu může trvat tisíc let, Jamesi Potemro, profesor Havajské univerzity v Manoa, řekl Live Science. Příliv a odliv vytváří menší proudy, zatímco rotace Země tlačí gyry ve směru hodinových ručiček na severní polokouli a proti směru hodinových ručiček na jižní polokouli (takzvaný Coriolisův efekt).
Jakmile se objevily první oceány planety, zažili by podobné síly. Rogere Fu, profesor na katedře věd o Zemi a planetárních věd na Harvardské univerzitě, řekl Live Science. Datování vzniku proudů tedy spočívá v načasování zrození oceánů. „Země měla v prvních dnech stejné druhy teplotních gradientů jako nyní, protože rovník je teplejší,“ řekl Fu. „Takže by to mělo proudy.“
Konzervativní odhady uvádějí stáří oceánu na 3,8 miliardy let, řekl Fu. Starověké krystaly zirkonu v Austrálii však nesou důkazy o oceánské vodě před 4,4 miliardami let, tedy asi 100 milionů let po vzniku Země. „Tak velmi brzy v historii Země jsme měli oceány,“ řekl Fu.
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization StudioFoto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Stejné síly, různé tvary
Pravěké a současné vzorce, by však byly velmi odlišné. Kontinenty se drasticky posunuly, pravděpodobně se všechny v různých časech spojily v superkontinenty, s jinými konfiguracemi mezi nimi. To by změnilo cesty, kterými se ubíraly povrchové proudy, aniž by mezi Starým a Novým světem neexistovala žádná kapsa, která by například vytvořila severoatlantický Gyr.
V miliardových časových horizontech „budou oceánské proudy zcela nerozpoznatelné, protože byly nerozpoznatelné kontinenty,“ řekl Fu. Různé kontinentální polohy by také změnily hlubší oceánské proudy, řekl Potemra, například termohalinní proudy si užívaly z velké části neblokované cesty od rovníku k pólům.
Kvůli času, který kontinentům trvá, než znatelně změní konfiguraci, se však proudy zdají být v lidských časových měřítkách věčné. Dnešní hlavní proudy „pravděpodobně vznikly… před miliony let, kvůli nějakému přeskupení kontinentů,“ řekl Fu.
Historické záznamy ve skutečnosti ukazují dlouhou vytrvalost dnešních proudů. „Byl to Benjamin Franklin, kdo jako první objevil Golfský proud, protože si všiml, když lodě připluly, že tento proud… je vezme velmi rychle na sever,“ řekl Potemra. „A Vikingové by zažili Golfský proud.“
Řeka delší než anglická Temže, protéká pod antarktickým ledovým příkrovem a odvodňuje oblast o velikosti Francie a Německa dohromady, odhaluje nový výzkum. Tato podledová řeka byla objevena pomocí radaru pronikajícího ledem namontovaného na letadle. V sérii leteckých průzkumů výzkumníci objevili říční systém, který se vine 480 kilometrů, vtéká do Weddellova moře, napsal Livescience.
„Když jsme před několika desítkami let poprvé objevili jezera pod antarktickým ledem, mysleli jsme, že jsou od sebe izolovaná, uvedl v prohlášení spoluautor studie Martin Siegert, glaciolog z Granthamova institutu na Imperial College London . „Nyní začínáme chápat, že tam dole jsou celé systémy, propojené rozlehlými říčními sítěmi, stejně jako by mohly být, kdyby na nich nebyly tisíce metrů ledu.“
Foto: CF Dow, et al. Nature Geoscience 2022Říční systém objevený pod antarktickým ledovým příkrovem se vlévá do Weddellova moře.
Tato síť proudění znamená, že spodní část ledové pokrývky je kluzká. Oblast odvodňovaná systémem má kapacitu zvýšit globální hladinu moří o 14,1 stop (4,3 metru), pokud by vše roztála, řekl Siegert. Toto tání by neproběhlo najednou, ale existuje spousta nejistoty ohledně toho, jak bude led reagovat, až se planeta ohřeje. „Nově objevený říční systém by mohl tento proces silně ovlivnit,“ řekl Siegert.
Říční systém leží pod čtyřmi pomalu tekoucími masami ledu: Institut Ice Stream, Mӧller Ice Stream, Support Force Glacier a Foundation Ice Stream/Academy Glacier, které jsou náchylné k nestabilitě, pokud by jejich hranice ustoupily do vnitrozemí. Řeka se vynořuje pod plovoucím ledovým šelfem do Weddellova moře, kde má tající voda potenciál rozežrat ledový šelf zespodu.
Tento druh destabilizace by mohl vést k rychlejšímu ústupu ledu, než se očekávalo, ak ztenčování a lámání ledu na vrcholu antarktického podloží, oznámili vědci 27. října v časopise Nature Geoscience. Tenčí, rozbitý led může tát rychleji v důsledku tření ledu, který se drtí o skálu, přivádí více vody do systému pod ledem a dále urychluje tání ledového šelfu. Pochopení této dynamiky a rychlosti, s jakou pravděpodobně dojde k tání, je zásadní pro pochopení toho, jak rychle Antarktida ztratí led, když se změní klima , uvedla v prohlášení spoluautorka studie Christine Sowová, ledovcová hydroložka z Univerzity ve Waterloo.
„Ze satelitních měření víme, které oblasti Antarktidy ztrácejí led a jak moc, ale nezbytně nevíme proč,“ řekla. „Tento objev by mohl být chybějícím článkem v našich modelech. Mohli bychom velmi podceňovat, jak rychle se systém roztaví, když nebudeme počítat s vlivem těchto říčních systémů.“
Oteplování by například mohlo vést k tomu, že se Antarktida bude chovat spíše jako Grónsko, napsali vědci ve svém článku. V Grónsku se každé léto ohřívá natolik, že zažívá povrchové tání. Povrch Antarktidy v současnosti zůstává v létě z velké části zamrzlý, ale pokud se začne dostatečně ohřívat na tání, pak se trhlinami a štěrbinami pravděpodobně dostane k základně antarktického ledovce více vody. Tato tavenina by zase mohla způsobit další tání níže.
„Předchozí studie zkoumaly interakci mezi okraji ledových příkrovů a oceánskou vodou, aby určily, jak vypadá tání,“ uvedl v prohlášení spoluautor studie Neil Ross, geofyzik ledovců z Univerzity v Newcastlu v Anglii. „Nicméně objev řeky, která sahá stovky kilometrů do vnitrozemí, pohání některé z těchto procesů, ukazuje, že nemůžeme plně pochopit tání ledu, aniž bychom vzali v úvahu celý systém: ledový štít, oceán a sladkou vodu.“
Foto: Mezinárodní centrum pro radioastronomický výzkum (ICRAR)/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: Solvin Zankl/NPLAčkoli se předpokládá, že jde o nejhojnější obratlovce na Zemi, o druhu štětinoústých, kteří obývají zónu soumraku oceánů, víme jen málo.
Obrovské divoké hloubky mezi světlem a stínem čelí rostoucím hrozbám vyplývajícím ze změny klimatu a nadměrného rybolovu
Je domovem většiny biomasy mořských ryb a každoročně pomáhá odstranit z atmosféry odhadem 4 miliardy tun oxidu uhličitého. Nyní se vědci chystají ponořit do zóny soumraku, z velké části neprozkoumané vrstvy oceánu hluboké 200 až 1000 metrů, o kterou se někteří obávají, že je ohrožena měnícím se klimatem a zvýšeným tlakem rybolovu, napsal server Nature.
V rámci mise za 25 milionů USD pojede NASA v dubnu do severního Atlantiku, aby zde studovala pohyb uhlíku mezi atmosférou a hlubokým oceánem. Další se k expedici připojí díky společnému podniku, který byl odhalen minulý týden na setkání Americké geofyzikální unie v oceánské vědě v San Diegu v Kalifornii.
„Jde doslova o největší investici, která kdy byla provedena v zóně soumraku,“ říká Dave Siegel, oceánograf z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře. Vede misi NASA s názvem Export Processes in the Ocean od Remote Sensing neboli EXPORTS. Přidání sítě spolupracovníků slibuje posílení sdílení dat a koordinaci s dalšími výzkumnými úsilími po celém světě. „Pokud se dokážeme spojit, můžeme si navzájem pomoci.“
Instalatérství hlubin
Zóna soumraku začíná tam, kde selhává fotosyntéza, a sahá až tam, kde se světlo úplně zužuje. Zde je nespočet tvorů závislý na fekálních peletách a mrtvých organismech, které padají shora – typicky označované jako mořský sníh. Drobní pastevci také stoupají do horního oceánu, aby každou noc lovili, což znamená největší migraci zvířat na Zemi. Větší predátoři, jako jsou velryby a žraloci, často hledají potravu v tomto pásmu vody a lidé také stále více sledují jeho štědrost. Komerční rybolovné operace v Norsku a dalších zemích již začaly sklízet krill, který obvykle obývá zónu soumraku.
Někteří vědci se obávají, že využití této, z velké části nevyužité zásoby bílkovin, se v budoucnu zvýší kvůli rostoucí poptávce po potravinách. To by mohlo ovlivnit mořskou potravinovou síť a v konečném důsledku i klima, říká Philip Boyd, mořský ekolog z University of Tasmania v Hobartu v Austrálii, který vede projekt, jehož cílem je zjistit, kolik uhlíku padá do propasti v jižním oceánu.
Oceán poskytuje lidstvu zásadní službu tím, že vytahuje uhlík z atmosféry, a to závisí na tom, co se stane v zóně soumraku, říká Ken Buesseler, námořní radiochemik z Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) v Massachusetts. „Je to tak jednoduché,“ říká, „ale není snadné to měřit.“
Foto: Flip Nicklin/NPLDruhy bezobratlých v zóně soumraku jsou rozmanité, hojné a mohou představovat hlavní zdroj bílkovin.
NASA poskytla výzkumu v oblasti soumraku velkou podporu svou investicí do projektu EXPORTS, který odstartoval v roce 2018 expedicí do severního Tichého oceánu. Nízké koncentrace železa v této oblasti oceánu omezují rozkvět fotosyntetického fytoplanktonu a předběžné výsledky potvrzují, že se tam hluboko do oceánu dostává méně uhlíku. Nadcházející expedice se bude konat poblíž Britských ostrovů v oblasti bohaté na živiny, kde jsou běžné květy fytoplanktonu. Zde vědci identifikují a sledují květ, jak se pohybuje s oceánskými proudy, a sledují pohyb živin vodním sloupcem pomocí plováků a lapačů sedimentů. Současně budou vědci nahlížet dolů z vesmíru pomocí satelitů.
Část uhlíku vytaženého z atmosféry fytoplanktonem je recyklována mikroby a pastevci a poté přeměněna zpět na CO2. Ale další část – možná 10 % v průměru na celém světě – se propadá zónou soumraku do hlubokého oceánu, kde by mohla být bezpečně izolována po staletí. Pochopení této „biologické uhlíkové pumpy“ pomůže vědcům předpovědět, jak budou oceány a planeta reagovat na rostoucí hladiny skleníkových plynů, říká Siegel.
Sdružování zdrojů
Ke dvěma lodím NASA se připojí třetí provozovaná WHOI, která provozuje vlastní misi v hodnotě 35 milionů USD na průzkum života v zóně soumraku. Tento projekt je financován neziskovou inspirativní přednáškovou skupinou, TED a filantropickými organizacemi. Zúčastní se výzkumníci z dalších zemí včetně Austrálie a Spojeného království, kteří budou testovat svá zařízení ve stejnou dobu jako ostatní projekty, což by mělo v budoucnu usnadnit srovnání výsledků.
Tato koordinace je prvním velkým úspěchem společného průzkumu Twilight Zone Ocean Network (JETZON), nové společné iniciativy oznámené minulý týden v San Diegu. Vedoucí představitelé JETZON představili vizi pro identifikaci priorit výzkumu, koordinaci experimentálních protokolů a sdílení dat. Ačkoli jde o neformální a dosud nefinancovanou síť, mohla by vědcům pomoci organizovat a spolupracovat v terénních kampaních, aby bylo zajištěno, že výzkumníci mohou pokrýt obrovskou rozlohu zóny soumraku bez překrývání úsilí.
„Nyní je vhodná doba pro velké pozorovací kampaně,“ říká Corinne Le Quéré, klimatolog z Tyndallova centra pro výzkum klimatických změn v Norwichi ve Velké Británii. Mořské ekosystémy jsou zásadní pro pochopení toho, jak oceány sekvestrují uhlík, ale zůstává nejasné, jak se tyto ekosystémy v budoucnu změní. Terénní studie pomohou odpovědět na tyto otázky, říká Le Quéré.
Úsilí JETZON koordinovat úsilí v terénu se již vyplácí, říká Stephanie Hensonová, mořská ekoložka z Národního oceánografického centra v Southamptonu ve Velké Británii a spoluvedoucí výzkumného projektu, který bude spolupracovat s EXPORTS v severním Atlantiku. Hensonová dříve panikařila, když přemýšlela, zda vědci někdy dokážou rozluštit, jak funguje biologická uhlíková pumpa v zóně soumraku, ale říká, že se věci hledají nahoře. „Pořád jsem trochu v panice,“ říká, „ale teď máme více dat.“
Bakterie „požírající maso“, které žijí v oceánu, se mohou šířit do dříve nezasažených plážových vod díky změně klimatu
Autoři zprávy už v roce 2019 popsali pět případů závažných bakteriálních infekcí požírající maso u lidí, kteří byli vystaveni vodě nebo jídla z mořských plodů v oblasti Delaware Bay, který leží mezi Delaware a New Jersey. Takové infekce byly v Delaware Bay historicky vzácné, protože bakterie zodpovědná za nemoc, zvaná Vibrio vulnificus, preferuje teplejší vody, jako jsou ty v Mexickém zálivu, napsal server Livescience.
Ale s rostoucími teplotami oceánů v důsledku klimatických změn se V. vulnificus může pohybovat dále na sever, takže tyto infekce v oblastech, které byly dříve zakázané, uvedli autoři.
„Domníváme se, že lékaři by si měli být vědomi možnosti, že infekce V. vulnificus se vyskytují častěji mimo tradiční geografické oblasti,“ napsali autoři z Cooperovy univerzity v Camdenu v New Jersey ve své zprávě, zveřejněné, 17. června 2019, v časopise Anály vnitřního lékařství.
V. vulnificus žije ve vodách oceánu, které jsou nad 13 stupňů Celsia. Lidé se mohou touto bakterií nakazit dvěma způsoby: pokud konzumují kontaminované mořské plody, nebo pokud mají otevřenou ránu, která přichází do přímého kontaktu s mořskou vodou obsahující bakterie. Ačkoli u většiny lidí infikovaných V. vulnificus se vyvinou pouze mírné příznaky, u některých lidí se rozvinou život ohrožující infekce kůže nebo krevního řečiště. V. vulnificus může způsobit nekrotizující fasciitidu, vzácnou „masožravou“ infekci, která rychle ničí kůži a svalovou tkáň. To může mít za následek amputace nebo dokonce smrt.
Autoři poznamenali, že od roku 2008 do roku 2016 zaznamenala jejich nemocnice pouze jeden případ infekce V. vulnificus. Ale v létě 2017 a 2018 toto číslo vyskočilo na pět případů.
Nekrotizující infekce fasciitidy způsobené V. vulnificus se obvykle nevyskytují u lidí se zdravým imunitním systémem, podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC). Lidé jsou vystaveni zvýšenému riziku infekcí V. vulnificus, pokud mají chronické onemocnění jater nebo jiné stavy, které oslabují jejich imunitní systém. Z pěti případů popsaných v nové zprávě měli tři jedinci hepatitidu B nebo C a jeden diabetes.
Aby se zabránilo infekci V. vulnificus, CDC doporučuje, aby se lidé s otevřenými ranami vyhýbali kontaktu se slanou nebo poloslanou vodou nebo si rány zakrývali voděodolným obvazem. Aby se snížila šance na získání této nemoci, doporučuje se také, aby se lidé vyhýbali konzumaci syrových nebo nedostatečně tepelně upravených měkkýšů, uvedl zdroj CDC.
V posledním čtvrtletí roku 2021 byla oznámena řada nových geoinženýrských experimentů, stejně jako komerčních a výzkumných projektů, které mají dopad na mořské prostředí. Včetně geoinženýrských přístupů, jejichž cílem je řídit sluneční záření, umělé vzlínání a oplodnění oceánů. Nejdůležitější změny jsou podrobně popsány níže.Píše server geoengineeringmonitor.org.
Nové pokusy o oplodnění oceánů
WhaleXproject si klade za cíl otestovat oplodnění oceánů ve větším měřítku. První pokus byl proveden 19. prosince 2021, kdy bylo vypuštěno 300 litrů živného roztoku do oceánu u Sydney, asi osm kilometrů od Port Botany v Novém Jižním Walesu. V lednu hodlá WhaleX zopakovat pokus s 2000 litry živného roztoku ve stejné mořské oblasti. Později WhaleX plánuje rozšířit pokus na oblast 225 kilometrů čtverečních, také ve stejné oceánské oblasti. Z toho, co je dosud známo, se živný roztok skládá ze směsi dusíku, fosforu a stopových prvků. Červené zbarvení roztoku je pravděpodobně způsobeno vysokým obsahem železa. Pokusy vede Edwina Tannerová z University of Sydney. The Ocean Nourishment Corporation (ONC)je dalším účastníkem projektu. ONC se mnoho let vyhýbá termínu oplodnění oceánů a místo toho používá například „výživa oceánu“ nebo „obnovení oceánu“. Tentokrát se oplodnění oceánu prodává jako „simulované velrybí lejno“.
Za posledních 30 let bylo na otevřeném oceánu provedeno více než patnáct pokusů o oplodnění oceánů. Tyto nedokázaly prokázat, že tato navrhovaná technologie odstraňování uhlíku je účinným pohlcovačem uhlíku. Někteří vědci dokonce varují, že hnojení oceánů by mohlo vést k „mrtvým zónám“ s vyčerpaným kyslíkem a mít negativní dopad na mořskou potravinovou síť.
Výzkumné i komerční projekty mají v úmyslu otestovat umělé vzlínání v otevřeném oceánu
Německé GEOMAR Helmholtzovo centrum pro výzkum oceánů je již několik let aktivní v různých výzkumných projektech na téma umělého vzlínání. Dva výzkumné programy vedené GEOMAR, které testovaly umělé vzlínání v otevřeném oceánu, skončily v prosinci 2021:
Za prvé, tříletý celoevropský výzkumný program „ Ocean artUp – Ocean Artificial Upwelling “, jehož cílem bylo studovat proveditelnost, účinnost a rizika umělého vzestupu, jakož i jeho potenciál zvýšit produktivitu oceánů, zvýšit produkci ryb a zvýšit oceánský CO. 2 sekvestrace. Projekt financovaný EU ve výši 2,5 milionu EUR provedl experimenty s umělým vzlínáním v přístavu Taliarte na Gran Canaria, včetně experimentu s obohacením živinami a pokusů o testování různých intenzit vzestupu. Pokusy probíhaly v takzvaných mezokosmech , které lze popsat jako velké zkumavky, používané k simulaci situace vzlínání.
Projekt CUSCO , který také trval tři roky, použil mezokosmy ke zkoumání účinků různých intenzit vzestupu na společenstva planktonu a produkci biomasy v Humboldtově proudu u Peru. Projekt byl financován německým Spolkovým ministerstvem školství a výzkumu (BMBF).
GEOMAR také koordinuje celoevropský výzkumný projekt OceanNETs (Ocean-based Negative Emission Technologies), který probíhá od roku 2020. Cílem OceanNETs je prozkoumat proveditelnost a dopad oceánských přístupů k odstranění CO 2 z atmosféry. Projekt se zabývá umělým vzlínáním, ale také dalšími přístupy mořského geoinženýrství, např. hnojením oceánů a zvětráváním moře.
Kromě toho GEOMAR dále rozšiřuje své výzkumy umělého vzlínání v novém výzkumném projektu nazvaném „ Test-ArtUp “. Tento výzkumný projekt, rovněž financovaný německým BMBF, je koordinován GEOMAR a veden ve spolupráci s Univerzitou v Hamburku, Kielským institutem pro světovou ekonomiku, Kielskou univerzitou a Kielskou univerzitou aplikovaných věd. Cílem Test-ArtUp je prozkoumat použití umělého vzlínání za účelem odstranění CO 2 . Projekt si klade za cíl analyzovat následující aspekty umělého vzestupu: technická aplikace a optimalizace, kapacita pro další CO 2 příjem a dlouhodobé skladování, jakož i související environmentální rizika a ekologické vedlejší účinky, ekonomické přínosy a kompromisy a právní omezení a požadavky na řízení. Dosud není veřejně známo, jak budou jednotlivé fáze prací realizovány a zda jsou v rámci projektu plánovány další testy umělého vzlínání na otevřeném moři
Popis projektu Test-ArtUp uvádí : „ Nedávné studie o umělém vzestupu však odhalily mnohem vyšší potenciál pro odstraňování CO 2 , než se dříve očekávalo. “ Projekt OceanNETs pod vedením GEOMAR také tvrdí o účinnosti umělého vzestupu: “ Když fytoplankton zemře a jeho biomasa se ponoří do hlubin oceánu, fixní uhlík může být uložen v hloubce po dobu 100 a více let.“ V obou případech zůstává nejasné, na které studie se tato tvrzení vztahují a který výzkum je má podložit. Pokud GEOMAR odkazuje na dva předchozí projekty CUSCO a Ocean artUp, je třeba si položit otázku, zda jsou experimenty v mezokosmech vhodné pro vyjádření účinků umělého vzlínání v otevřeném oceánu. Experimenty byly prováděny v otevřeném oceánu, ale v mezokosmech, kde různé interakce v oceánu, např. s ohledem na složitou mořskou potravinovou síť, nelze reprodukovat. Dosud nebyly předloženy žádné důkazy o tom, že umělý vzestup je účinný jako opatření k sekvestraci uhlíku. Na druhou stranu se několik studií obává závažná environmentální a sociálně-politická rizika, jako je deoxygenace oceánů, zvýšené uvolňování metanu, podstatné změny ve složení druhů a potenciální přeshraniční účinky na rybolov, pobřežní komunity a počasí.
Ulf Riebesell je ve společnosti GEOMAR zodpovědný za projekty Ocean artUp a Test-ArtUp. Podílí se také na dalších projektech umělého upwellingu, například jako konzultant americké společnosti Ocean-Based Climate Solutions , Inc. Společnost oznámila, že zavede svou technologii umělého upwellingu v komerčním měřítku pro roky 2020/21, ale tyto plány ještě nebyly realizovány. V prosinci 2021 společnost Ocean-Based Climate Solutions oznámila projekt umělého vzlínání na Kanárských ostrovech v demonstračním měřítku, který bude proveden v červenci 2022. Zatímco předchozí testy umělého vzlínání společnosti zahrnovaly vzlínání z hloubky 100 metrů, hloubka v plánovaný test na Kanárských ostrovechprý 400 metrů.
Společnost očekává, že její technologie umělého upwellingu bude hrát klíčovou roli při odstraňování miliard tun CO 2, a uvedla, že společnosti jako Microsoft a Stripe projevily zájem o tuto technologii. Ocean-Based Climate Solutions si představujerozsáhlé nasazení její technologie umělého vzestupu s cílem implementovat technologii na více než 62,5 milionu čtverečních kilometrů povrchu oceánu. Na kilometr čtvereční mají být instalována dvě vývěvy, což odpovídá asi 125 milionům čerpadel. Při plném nasazení stojí každé čerpadlo 20 000 USD. Tento přístup vyžaduje zavedení velkých struktur do oceánu. Jak tyto struktury ovlivní mořský život a jak budou udržovány, zůstává nejasné. Jejich kompatibilita s lodní dopravou a rybolovem je rovněž pochybná.
Nadace Climate Foundation (TCF) se sídlem v USA rovněž plánuje rozsáhlé umělé zavlažování a hodlá „zavlažovat“ plochy do 100 hektarů technologií umělého zavlažování. K realizaci těchto plánů společnost navrhuje plošiny o rozloze 100 metrů čtverečních, které kombinují pěstování mořských řas a umělé vzlínání. Tyto platformy se v současnosti staví na Filipínách a budou se odtud vyvážet mimo jiné do Austrálie. Pro Austrálii TCF oznámila , že získala finanční prostředky na projekt, v němž se nejprve vypěstují mořské řasy a poté se vypustí do moře. Cílem tohoto projektu je izolovat uhlík v hlubinách moře. TCF již provedla vzestupný experimentna australském pobřeží v roce 2009, v útesu letiště Tutuila, poblíž letiště Tutuila.
Společnosti OceanTherm AS a SINTEF vyvinuly technologii umělého upwellingu na bázi bublinkových závěsů. Tato technologie má snížit sílu hurikánů nebo ochlazovat korálové útesy. V roce 2019 provedli partneři projektu zkoušku na norském pobřeží v hloubce padesáti metrů. Jako další krok má být technologie testována ve větším měřítku a v hloubce 150-200 metrů. Přesné informace o plánovaném procesu zatím nejsou k dispozici. V současné době se společnost OceanTherm AS snaží získat až čtyři miliony USD na předvedení technologie.
Venkovní zkoušky umělého vzlínání probíhají také na dalších místech, včetně projektu Blue Fields Demonstration Project v USA a univerzity Zheijiang v Číně.
Nové zkoušky a přístupy vylepšeného zvětrávání
Panevropský výzkumný projekt OceanNETs , koordinovaný společností GEOMAR, provedl offshore experiment v přístavu Taliarte na Gran Canaria. Zkoušky začaly v září 2021 a trvaly více než sedm týdnů. Alkalické minerály byly rozpuštěny v devíti mezokosmech, aby se otestovalo zesílené zvětrávání v moři. Výzkumy se zaměřily na to, jak na tento zásah reagují biotická společenstva uzavřená v mezokosmu. OceanNETs je financován v rámci programu Evropské komise Horizont 2020. V případě použití ve větším měřítku je zesílené zvětrávání vysoce nákladné a energeticky náročné, např. kvůli masivním těžebním operacím. Bylo by potřeba vytěžit a rozdrtit obrovské množství vhodných hornin, protože k absorpci jedné tuny CO je zapotřebí přibližně dvou tun horninového materiálu.2 .
Americký projekt SEA MATE (Safe Elevation of Alkalinity for the Mitigation of Acidification Through Electrochemistry) plánuje prototyp techniky odstraňování kyselin pro boj s acidifikací oceánů a umožnění dlouhodobého ukládání uhlíku v moři. Cílem projektu je odstranit kyselinu z oceánu a přeměnit oxid uhličitý na hydrogenuhličitan pomocí elektrochemie. Bikarbonát pak bude ponořen do hlubokého moře. Během navrhovaného procesu jsou elektrické proudy posílány mořskou vodou a vytvářejí kyselinu a zásadu. Základna bude vrácena do oceánu a očekává se, že zvýší kapacitu oceánu pro ukládání atmosférického CO 2. SEA MATE předpokládá, že kyselina může být prodávána jako průmyslový produkt, např. pro použití v těžebním průmyslu. SEA MATE v současné době provádí zkoušky za účelem posouzení celkového potenciálu konceptu, jeho ekonomické životaschopnosti a rizik a přínosů pro životní prostředí. Očekává se, že projekt začne jako komerční projekt během dvanácti až osmnácti měsíců. SEA MATE provádí tým výzkumníků pod vedením Matthewa Eisamana na Stony Brook University ve spolupráci s University of Washington a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Kanadská společnost Planetary Hydrogen vyvinula technologii popsanou jako vylepšení alkality oceánu, nazvanou SeaOH2 a navrženou tak, aby napodobovala přirozené zvětrávání. Technologie vyrábí vodík a kyslík z vody elektrolýzou. Přidáním minerální soli vytváří elektrolýza také sloučeninu zvanou minerální hydroxid. Tato sloučenina se údajně aktivně spojuje za vzniku oxidu uhličitého a působí jako základ v moři. Proces je navržen tak, aby zachycoval CO 2 ze vzduchu a produkoval vodík. Planetary Hydrogen si klade za cíl uvést do provozu pilotní závod v regionu Halifax do roku 2022. V prosinci 2021 byl projekt vybrán do první fáze programu přímého zachycování vzduchu a odstraňování skleníkových plynů Ministerstva obchodu, energetiky a průmyslu Spojeného království.
Řízení slunečního záření v oblasti velkého bariérového útesu
Pro většinu života na Zemi je kyslík nezbytný a k výrobě tohoto kyslíku je obvykle zapotřebí sluneční světlo. Ale ve vzrušujícím zvratu vědci přistihli běžného mikroba žijícího v oceánu, který porušuje všechna pravidla. Výzkum byl publikován v Science.
Vědci zjistili, že mikrob tzv. Nitrosopumilus maritimus a několik jeho příbuzných, nazývaných čpavek oxidující archaea (AOA), jsou schopni přežít v temném prostředí s ochuzeným kyslíkem tím, že sami produkují kyslík. Dělají to pomocí biologického procesu, který nebyl dosud viděn.
Zatímco již dříve bylo zjištěno, že tito mikrobi mohou žít v prostředích, kde je nedostatek kyslíku, nebylo jasné, k čemu tam jsou. Jak zůstanou naživu tak dlouho, ani jak to dělají? To byla inspirace pro tento výzkum.
„Tito mikrobi jsou opravdu hojně v oceánech, kde hrají důležitou roli v cyklu dusíku.“ říká mikrobioložka Beate Kraftová z University of Southern Denmark.
„K tomu potřebují kyslík, takže je dlouhodobou hádankou, proč jsou také velmi hojně ve vodách, kde kyslík není. Mysleli jsme si, že se tam jen tak poflakují a nemají žádnou funkci.“ ?“
Naberte kbelík mořské vody z oceánu a každá pátá buňka bude jedním z těchto organismů, tak jsou v oceánu běžné.
Zde vědci odstranili mikroby z jejich přirozeného prostředí a přenesli je do laboratoře.
Tým se chtěl blíže podívat na to, co se stane, až bude veškerý dostupný kyslík pryč a nebude žádné sluneční světlo, které by produkovalo nový kyslík. Stejný scénář nastane, když se N. maritimus přesune z vod bohatých na kyslík do vod o kyslík ochuzených.
To, co našli, bylo něco neočekávaného! Mikroorganismy produkovaly svůj vlastní kyslík, aby vytvořily dusitany s plynným dusíkem (dinitrogen) jako vedlejším produktem.
„Viděli jsme, jak spotřebovali veškerý kyslík ve vodě, a pak k našemu překvapení během několika minut hladina kyslíku začala znovu stoupat,“ říká geobiolog Don Canfield z University of Southern Denmark. „To bylo velmi vzrušující.“
Foto: Marek Okon
V tuto chvíli si vědci nejsou jisti, jak mikrobi tento trik zvládají a množství vyprodukovaného kyslíku se zdá být relativně malé, tak akorát pro jejich vlastní přežití, ale vypadá to, že se liší – procesy bez slunečního záření, o kterých již víme.
Nová cesta ukazuje, že produkce kyslíku z N. maritimus je spojena s produkcí plynného dusíku. Mikrobi nějakým způsobem přeměňují čpavek (NH 3) na dusitan (NO 2 – ) – proces, který využívají k metabolismu energie v prostředí ochuzeném o kyslík.
To vyžaduje, aby si vyrobili vlastní kyslík, jehož stopy tým detekoval spolu s vedlejším produktem plynného dusíku (N 2).
Tento proces odstraňuje biologicky dostupný dusík z prostředí, a to je nová vráska v cyklu dusíku, který je základem všech ekosystémů. Toto zjištění by mohlo mít „dalekosáhlé“ důsledky, a to vyžaduje další zkoumání.
„Pokud je tento životní styl rozšířený v oceánech, určitě nás to nutí přehodnotit naše současné chápání mořského cyklu dusíku,“ říká Kraft .
„Mým dalším krokem je prozkoumat fenomén, který jsme viděli v našich laboratorních kulturách ve vodách ochuzených o kyslík v různých oceánských skvrnách po celém světě.“
Zdroj: Science
Warning: Undefined array key "sssp-ad-overlay-priority" in /data/web/virtuals/326454/virtual/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 276
Foto: Ilustrační/Franziska_Stier/Pixabay
Foto: Fred Zwickyho/Tiskový zdroj EurekAlert
Foto: Profesor mikrobiologie z Illinois Wei Qin./EurekAlert
Foto: Letos v létě bude Qin působit jako druhý hlavní vědecký pracovník na palubě výzkumné lodi Sikuliaq./EurekAlert
Foto: Openverse
Foto: S. Hegelbach a J. Kuster / ETH Zurich / EurekAlert
Foto: S. Hegelbach a J. Kuster / ETH Zurich / EurekAlert
Foto: NASA Goddard Space Flight Center/CC BY 2.0
Foto: USGS, Steve Groom, Volné dílo/Wikipedia
Foto: Jeff Schmaltz – NASA Earth Observatory/Wikipedia
Foto: Wildfaces/Pixabay
Foto: 4311868/Pixabay
Foto: Supernova Origin Revealed (NASA, Chandra, 03/12/03)
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Foto: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio
Foto: Juergen Pfeiler/Pixabay
Foto: CF Dow, et al. Nature Geoscience 2022
Foto: Solvin Zankl/NPL
Foto: Flip Nicklin/NPL
Foto: Edward Jenner/Unsplash
Foto: Craig Lovelidge / Unsplash
Foto: Jeremy Bishop / Pexels
Foto: Marek Okon