Hydrotermala öppningar även kalladehydrotermiska öppningar[1] ellerhydrotermiska källor[2] är öppningar i havsbottnen där det strömmar ut hett vatten blandat medmineraler ochmetaller.[3] De kan befinna sig på ett djup av omkring 4 km under vattenytan, dit solens ljus inte når.[4]
De kan hittas på och omkring bådeMittatlantiska ryggen ochStillahavsryggen och även iRöda havet,Indiska oceanen,Medelhavet och östraStilla havet.[5] Samtliga dessa platser är geologiskt aktiva på grund av atttektoniska plattor här glider ifrån eller mot varandra.[5][6]
Vattnet kan ha en temperatur på upp till 400 °C[4] (alltså långt över 100 °C, den temperatur vid vilken vatten kokar och bildarvattenånga vid normalttryck).[7] Det ärmagma som finns under havsbottnen som värmt upp vattnet efter att det har trängt ner genom sprickor ijordskorpan.[8] Under hydrotermiska källor finns magmakammaren ungefär 1,5–3 km under havsbottnen,[9] vilket kan jämföras med normala 5–10 km.[10]
Mineralensvavel samt metaller somzink,guld[6],bly[11],järn ochkoppar finns i det utströmmande vattnet. När detta vatten möter det kallare havsvattnet kan dessa fällas ut och bilda skorstensliknande strukturer kring öppningarna.[6] Dessa "skorstenar" kan få en höjd på upp till 50 meter.[8] De flesta av de högsta skorstenarna finns iStilla havet på grund av att havsbottnen dras isär snabbare där än i Atlanten, vilket gör att vattnet ur dessa öppningar strömmar snabbare. I Atlanten tar det längre tid för ämnerna att tränga ut, vilket gör dessa skorstenar lägre men vidare än de i Stilla havet.[6]
Det lättaste sättet att hitta de hydrotermala öppningarna är att skicka ner sonder i havet som kan mäta temperatur, och med hjälp av sonderna leta efter de stråk av vatten som blivit uppvärmda av de hydrotermala öppningarna.[4]
År 1977 upptäcktes de hydrotermala öppningarna i den Mittatlantiska ryggen.[4] Det djuphavsfartyg man använde vid detta tillfälle kallasAlvin.[12]
Black smokers, även kallade svarta skorstenar, är hydrotermala öppningar[13] djupt under havsnivån[14] där mörkfärgat ochsulfidrikt vatten på vanligtvis 300–400 °C kommer ut ur öppningarna i havsbottnen. De förekommer vid en oceaniskspridningszons centralarift. I vattnet finns även lösta tungmetaller som järn, zink, koppar och bly.[15] Vattnet har blivit uppvärmt avmagma efter att det runnit ner genom bergsryggen. Kring källorna bildas skorstensliknande formationer uppbyggda avmineraler som bland annatsvavel. Vattnet som strömmar ut har ett lågtpH-värde och lågredoxpotential jämfört med vanligt havsvatten.[16]
Från White Smokers är de utströmmande hydrotermala lösningarna istället vitfärgade.[17] White smokers befinner sig längre från de oceaniska spridningszonerna än de svarta. Vattnet från White Smokers är 260–300 °C och därmed kallare än det som kommer från Black Smokers.[18]
Det finns också öppningar som vid lägre temperatur (80–90 °C) släpper ut alkaliskt vatten där det byggs upp liknande skorstenar av olika karbonater.[19] Dessa öppningar släpper inte ut vatten fyllt av partiklar utan klart vatten.[20] I dessa källorna har till skillnad från i black och white smokers inte direkt kontakt med vulkanisk berggrund.[20] Ett känt fält med sådana öppningar finns i Lost city.[20] Det har spekulerats om att sådana källor kan ha varit där livet uppkom.[19][21][22][23]
Över 95% av djuren som man hittat vid de hydrotermala öppningarna var tidigare okända för forskarna.[24] Faunan utgörs av till exempelollonmaskar,krabbor, blindaräkor,tånglakefiskar,havsborstmaskar (Alvinella ochskäggmaskar),bläckfiskar,havsanemoner ochtrollhumrar[25][26][27]
Kring de hydrotermala öppningarna hittar man bakterier som använderkemosyntes. För att överleva och föröka sig använder de sig av den värmeenergi som kommer från jordens inre – dengeotermiska energin. Och det är de hydrotermala öppningarna som ger dem tillgång till denna energi.[28]Svavelväte (H2S) som kommer från de hydrotermala källorna är nyckelingrediensen i dessa bakteriers kemosyntes. Svavelvätet bildas när havsvattnet reagerar medsulfat i sten under havsbottnen och ärgiftig för de flesta levande varelser.[24] Det är först efter att bakterier har bundit den geotermiska energin som den kan användas av andra varelser kring öppningarna.[24]
Hydrotermala öppningar strålar ljus viasvartkroppsstrålning som vissa bakterier kan använda. Man har funnitfotosyntetiserande bakterier som utnyttjarfotosyntes genom att utnyttja det svaga ljuset som kommer från hydrotermala öppningar.[29] Dessa bakterier tillhör degröna svavelbakterierna och äranaeroba.[30] Man hittade dessa bakterier utanför hydrotermala öppningar på ett djup på nästan2 400 meter utanförMexikos kust i Stilla havet.[29] Bakterierna lever i det smala området mellan det utströmmande 300-gradiga vattnet och det omgivande 2-gradiga vattnet.[29] Bakterierna som lever där har för närvarande världsrekord i att mest effektivt kunna tillgodogöra sig ljus då det är mycket svagt ljus som strålas från de hydrotermala öppningarna.[31][32] Eftersom solljus endast kan nå ner till ett djup på mellan 100 och 200 meter i havet så måste ljuset bakterierna använder komma från de hydrotermala öppningarna i deras närhet.[29]
