A Földön egyetlen hely sem lehet mentes az emberi befolyástól - még az óceán legmélyebb árokjainak sem.
A csendes-óceáni három nyugat-óceáni garnélarák-szerű kritikusról azt találták, hogy az a talajban süllyedő élelmiszerekben morzsolódik, és egyedülálló kémiai aláírást hagy a mélytengeri rákfélék testében évtizedek óta végrehajtott nukleáris bomba-tesztekből. A nemrégiben a Geophysical Research Letters- ben közzétett eredmények nemcsak segítenek a tengerkutatóknak kitalálni, hogyan élnek meg ezek a fenéklakók, hanem aláhúzzák azokat a mélységeket is, amelyekbe az emberiség befolyása behatolhat.
A mély óceáni árkok lehetnek a Föld kevésbé feltárt részei. Ezek közül a legmélyebb, a Csendes-óceánban található Mariana-árok mintegy 36 000 lábnyira a tengerszint alatt van. (Az Everest hegy alján ülhet, és csúcstalálkozója mégis több, mint egy mérföld víz alatt fekszik.) Alján a hőmérséklet éppen a fagyasztás feletti hőmérsékleten tartózkodik, és a víz több mint 1000-szer nagyobb nyomást gyakorol, mint amely a felszínen érezte magát.
"Biológiai szempontból az [óceán] árokkal tekintik a legalacsonyabb élőhelyeknek a Földön" - mondja Weidong Sun, a kínai Oceanológia Intézet geokémikusa és az új tanulmány társszerzője. "Érdekel az a kérdés, hogy az élet hogyan él túl oda, mi az élelmiszer-forrása, és hogy az emberi tevékenységeknek van-e befolyása?"
Lanceola clausi, a bika kutya amphipod, egy ritka mélytengeri faj, amelyet 1000 méter alatt fogtak el. (Russ Hopcroft / Universal History Archive / UIG a Getty Images segítségével) Azokban a sötét mélységekben a leggyakoribb bűnöző a garnélarákra emlékeztető amfipód, a rákfélék családja, amely élelmet az óceán fenekén sújt. Vita tárgya, hogy honnan származik ez az élelmiszer. A potenciális források közé tartoznak a Föld belsejéből felszívódó morzsák, tápanyagban gazdag üledék, amely lecsúszik a meredek árokfalain, vagy ízletes detritus, amely a felszínről hullámzik.
A mélytengeri kétéltű állatok nemrégiben történt szállítása lehetőséget adott a Sunnak és munkatársainak, hogy megoldják ezt a tengeri rejtélyt. Csali csapdák felhasználásával két kínai kutatóhajó 2017-ben a csendes-óceáni nyugati térség három árokjából, beleértve a híres Mariana-árokot is, levágott kétéltű állatokat. A Sun csapata kémiailag elemezte az amfipódusok izomszövetét és béltartalmát, és megfigyelt emelt szén-14 szintet, a szén nehéz változatát. A szintek szorosan megegyeztek az óceán felszínének közelében tapasztalható bőséggel, ahol a szén-14 mennyisége a szokásosnál magasabb, a több mint fél évszázaddal ezelőtt végzett nukleáris bombakísérleteknek köszönhetően.
A szén néhány különféle fajtából áll, attól függően, hogy hány neutron tölt be az atommagba. A Föld minden trillió szénatomjának körülbelül egyben két extra neutronja van. Ez a forma, a szén-14 néven ismert, a nagy sebességű atomrészecskéknek köszönhetően alakul ki a mély űrből, és nitrogénatomokba ütköznek. De a 20. század közepén az emberek megkétszerezték a szén-14 mennyiségét a légkörben.
A Nemzetközi Atomenergia Ügynökség szerint 1945 és 1963 között az Egyesült Államok és a Szovjetunió (az Egyesült Királyság és Franciaország kis segítségével) közel 500 nukleáris bombát robbant fel, amelyek közül 379 robbant fel a légkörben. Ezek a tesztek drámaian megnövelték a szén-14 mennyiségét bolygónkon. Az 1963. évi teszttilalmi szerződés megállította a legtöbb légköri és víz alatti tesztet, és a légkörben lévő szén-14 szint lassan visszatért a normál szintre - bár ezek még mindig magasabbak, mint az atommag előtti szintek - óceánvízként és a szárazföldi életként felszívott szén a levegőből.
A szén-14 folyamatos csökkenése, amelynek felezési ideje kb. 5730 év, hasznos eszközzé vált a szerves anyagok életkorának és forrásának meghatározására. Bármely organizmus életében a környezetben a szénhez kötődik. Amikor a szervezet meghal, ez a csere leáll. A kutatók megmérik, hogy mennyi szén van a szén-14 formájában.
A Föld különböző helyein is nagyon változó a szén-14 leltár. A bolygó belsejéből származó szerves anyagok nagyrészt mentesek a szén-14-től. Az óceáni árokfalából származó üledékek szintje szintén nagyon alacsony. De az óceán felszínéből származó anyag tükrözi a légkör viszonylag magas mennyiségét.
A betakarított kétéltű állatok izomszövetében a szén-14 szintje szorosan megegyezett a felszíni bőséggel 2004 és 2007 között, ami arra utal, hogy ezek a lények több mint egy évtizede élnek. Az unokatestvéreik a felszín közelében általában csak két évig élnek. A frissen emésztett ételek az ampifododok béljeiben ugyanakkor szén-14-szintet tartalmaztak, mint a kortárs felszíni mintákban, ami azt sugallja, hogy a felszíni flotsam gyorsan a legmélyebb árokba zuhan, ahol az ampifododok lefedik.
A Mariana árok és a Challenger Deep címkével ellátott térkép, az óceán legmélyebb pontja, körülbelül 36 000 láb mélységgel. (Kmusser a Wikicommons CC BY 2.5 segítségével) Noha a nukleáris bomba aláírását néhány mérfölddel lefelé rögzítették az Atlanti-óceán nyugati részén, senki sem látta ilyen mélységben. "Ez nagyon érdekes, mivel mindenki kijön" - mondja Robert Key, a Princetoni óceáni kutató, aki nem vett részt ebben a tanulmányban. Rámutat arra, hogy körülbelül egy mérföldnyire az észak-csendes-óceáni felszín alatt, a szén-14 szintek szorosan megegyeznek azzal, amilyen a légkör a bombateszt előtt volt. „A magas szén-14 [az ampifododban] csak olyan ételekből származhat, amelyek lefelé jönnek le” - mondja.
A nukleáris bombatestekkel létrehozott, az égbolton nagyszámú anyag, amelyet a mélylakású kétéltű állatok testeiben találtak, kiemeli az emberi tevékenység és a tenger legszigeteltebb területei közötti nagyon szoros kapcsolatot.
"Ezek valóban rendkívüli eredmények, de nem vagyok lepve meglepve" - mondta Timothy Shank, a Woods Hole Oceanográfiai Intézet kutatója. „A mélytengeri ökoszisztémák felfedezésének és kutatásának 25 éve óta szorosabb kapcsolatom van velünk, mint gondolnánk.” A WC-k és zuhanyzók két mérföldnyire lenyugnak, mondja, míg a műanyag és fém szemetek többet mutattak be. mint 30 mélytengeri kanyon az Egyesült Államok keleti partjainál.
És nem ez az első alkalom, amikor a kutatók az árokban élő kétéltű állatokat látják az emberiség hulladékaival foglalkozni. A Nature Ecology & Evolution 2017. évi tanulmánya arról számolt be, hogy a két nyugat-csendes-óceáni árokból származó kétéltűek magas szintű ipari szennyező anyagot tartalmaznak, a PCB-t, ha egyszer széles körben használják az elektronikus eszközökben, és a PBDE-t, a lánggátlót. Egyes Mariana Árokban élő kétéltű állatokban a PCB-szintek 50-szer magasabbak voltak, mint a Kína egyik legszennyezettebb folyója, a Liaohe folyó közelében elfogott rákokban.
A Sun és a kollégák nem foglalkoznak kétéltű állatukkal vagy a gazdag ökoszisztémával, amely ezekben a víz alatti kanyonokban virágzik. „Nagyon sok lény van a nagyon mély, nagyon sötét helyeken” - mondja Sun. "Meg akarjuk érteni, hogy az ökoszisztéma hogyan kezeli az emberi tevékenységeket ... és hogyan reagál a rendszer erre a nehéz felszíni szennyezésre."
