Dünya üzerindeki yaşam gezegen yüzeyindeki su sayesinde mevcut ancak donma sıcaklığına yakın derin denizlerde bile organizmalar vardır. Öyleyse hidrotermal bacalar Dünya'da yaşamın başladığı yer mi? Deniz tabanında bulunan hidrotermal bacalar yer kabuğunun içindeki aşırı ısınmış sıvıları serbest bırakır. Yüksek sıcaklığa rağmen çevredeki ortam birçok organizmanın yaşam alanıdır. Hidrotermal bacalar birçok hayvanın derin denizin soğuk, karanlık derinliklerinde yaşamasını ve gelişmesini sağlıyor.
Hidrotermal baca nedir?
Hidrotermal bacalar okyanusta bulunan doğal olarak oluşmuş yapılardır. Tektonik levhaların birbirinden ayrıldığı farklı levha sınırlarında oluşurlar. Bu açıklıklardan Dünya kabuğundan sızan aşırı sıcak sıvılar çıkar. Yerkabuğundan gelen aşırı derecede ısınmış sıvı çözünmüş gaz ve mineral içerir.
Hidrotermal bacalar deniz tabanındaki kaplıcalar gibidir. Peki nasıl oluşurlar? Okyanus kabuğundaki tektonik levhalar birbirinden uzaklaştıkça, kabuk gerilir ve yer yer kırılarak içinde çatlak ve yarık oluşturur. Deniz suyu daha sonra bu çatlağa girer ve kabuğun derinliğine sızar. Burada alttaki mantoya yaklaşarak ısınır.
Isınan deniz suyu kabuktan geçerken çözünmüş gazları ve mineralleri beraberinde toplar. 400°C'yi aşabilen yüksek sıcaklığı nedeniyle sıvı yüzer haldedir ve aşırı ısınmış su zamanla deniz tabanına geri düşer.
Deniz tabanından fışkıran sıcak sıvı çevredeki soğuk deniz suyuyla karıştığında sıcak sıvıdaki çözünmüş mineraller çözeltiden ayrılmaya başlıyor. Mineraller deniz tabanına çöktükçe çatlaktan sızan sıvının etrafında baca dediğimiz katı yapılar oluşuyor.
Hidrotermal bacaların siyah ve beyaz olarak ayrılan iki türü vardır. İki baca arasındaki fark mineral ve sıcaklıktır. Sıvı ne kadar sıcak olduğuna göre içinde farklı mineraller taşır ve farklı mineraller farklı sıcaklıkta çöker.
Beyaz hidrotermal baca daha düşük sıcaklıkta bir sıvıya sahiptir. Açık renk çıkan sıvıdaki silika ve barit gibi minerallerden kaynaklanır. Bunlar çöktüğünde beyaz görünür.
Siyah hidrotermal baca daha sıcaktır ve çoğunlukla demir sülfür içeren sıvılar püskürtür ve bu da kendisine koyu bir renk verir.
Hidrotermal bacalarda yaşam
Bir hidrotermal bacadan salınan sıvının sıcaklığı aşırıdır ve 400°C'nin üzerine çıkabilir. Ancak kavurucu sıcağa rağmen bacaların etrafında çeşitli hayvanlar görülebilir.
Çünkü sıvı sıcak olsa da deniz suyuyla karıştığı için çok çabuk soğur. Hidrotermal bacanın etrafı çok sıcaktır ancak biraz uzaklaştığınızda ısı 20°C'ye dek düşer. Örneğin yukarıdaki dev menfez midyesi Bathymodiolus elongatus adını taşıyor ve yaklaşık 2800 metre derinlikteki hidrotermal bacalarda yaşıyor.
Bu okyanus alanlarındaki tüm besin zinciri kemosentez denilen ve bakteriler tarafından gerçekleştirilen bir işleme dayanıyor. Bitkilerin karada kullandığı fotosentez gibidir ancak bakteriler Güneş'ten gelen ışık enerjisi yerine hidrotermal bacadan çıkan kimyasalları kullanır ve yine şeker üretir.
Hidrotermal bacalar derin denizdeki hayvanları evrimleştiriyor. Bu zorlu görünen ortama uyum sağlamış garip hayvanlar var. Pullu ayaklı karındanbacaklılar (Chrysomallon squamiferum) ve yeti yengeçleri (Kiwa türü) gibi hayvanlar yalnızca hidrotermal bacalarda yaşıyor. Yine büyük midye ve tüp solucan kolonileri vardır.
1980 yılında keşfedilen Pompeii solucanı (Alvinella pompejana) dünyada ısıya en dayanıklı çok hücreli hayvanlardan biridir. 80°C sıcaklıkta yaşayabilir. Karşılaştırma için çoğu hayvan 40°C'nin üstünde yaşayamaz. Bacalara daha fazla yaklaşabilen canlılar mikroorganizmalardır. Bunlar yaklaşık 120°C sıcaklıkta yaşar.
Hidrotermal bacalar yaşamın kökeni mi?
Hidrotermal bacalara erişmesi ve incelemesi zordur. Hidrotermal bacalar ilk kez 1977'de Galápagos Adaları çevresindeki bir keşif sırasında keşfedildi. Dünya'nın çok erken tarihinden beri varlar ve Dünya'da yaşamın ilk başladığı yer oldukları düşünülüyor.
Çok hücreli hayvanların fosilleri 500 milyon yıldan eskiye tarihlenir. Hidrotermal bacalardaki en eski hayvan fosilleri de yaklaşık 440 milyon yaşındadır.
Dünya'daki mikrobiyal yaşama dair en eski kanıtlar 4 milyar yıl önceki hidrotermal baca ortamında oluşmuş Kanada'daki kayalardan geliyor. O zamanlar gezegen yüzeyinin zorlu ortamı düşünüldüğünde yaşamın yer kabuğunda veya derin denizde başlaması uygundur. İlk canlı yaşamı bugün okyanusta görülen canlılar gibi kemosentetik süreçleri temel almış olabilir.
Tüm bunlar hidrotermal bacaların Dünya'daki yaşamın kökeni olduğunu düşündürür.