Sorgenti idrotermali profonde : come prospera la vita a 400°

La vita sulla terra è possibile grazie all’acqua, molti organismi sono capaci di vivere con poca acqua come le piante e gli animali del deserto, altri invece riescono ad adattarsi a temperature dell’acqua sotto lo zero come ad esempio il pesce ghiaccio. Ma la vita prospera anche dove l’acqua raggiunge più di 400°. Si tratta delle sorgenti idrotermali profonde, camini situati in profondità degli oceani da dove esce calore (acqua calda) proveniente dall’interno della crosta terrestre. Anche se paradossalmente può sembrare un habitat ostile è invece un ambiente dove la vita prospera con diverse specie di organismi.

Queste strutture sono solitamente situate in zone vulcanicamente attive o dove le placche si muovono e si formano nelle crepe da dove esce il calore.

Mentre l’acqua di mare riscaldata si muove attraverso la crosta, raccoglie gas e minerali disciolti. L’elevata temperatura tende a fare risalire l’acqua verso il fondo del mare dove viene espulsa attraverso il camino.

“Quando le acque calde entrano in contatto con le fredde acque del fondo (solitamente intorno ai 2°) c si mescolano rapidamente. I minerali precipitano formando una struttura solida sul fondo del mare attorno al fluido di sfiato noto appunto come camino di sfiato.

Fumarole bianche e fumarole nere

Le fumarole bianche (in foto a sinistra) in genere si verificano a temperature più basse. L’aspetto chiaro è dovuto ai minerali trasportati, che possono includere silice e barite. Quando questi precipitano, appaiono bianchi.

Le fumarole nere sono invece più calde ed emettono un fluido che trasporta principalmente solfuri di ferro, che li fanno sembrare più scuri.

La vita alle sorgenti idrotermali

Inizialmente la temperatura del fluido rilasciato dalle sorgenti idrotermali è estrema – può superare i 400°C. Ma nonostante il caldo torrido, l’ambiente intorno alle sorgenti è abitato.

In realtà l’acqua calda riesce  a mitigarsi rapidamente con l’acqua di mare. Le acque attorno alle fumarole raggiungendo cosi temperature di 20°C, che permettono la vita a tantissimi animali.

La catena alimentare in queste oasi oceaniche si basa su un processo fondamentale chiamato chemiosintesi, che viene effettuato dai batteri. Simile alla fotosintesi utilizzata dalle piante sulla terraferma, la chemiosintesi viene realizzata da batteri che utilizzano sostanze chimiche tratte dal fluido di sfiato.

‘La chemiosintesi è un processo in cui l’energia chimica viene utilizzata per convertire l’anidride carbonica in zucchero – essenzialmente in cibo – in completa assenza di luce solare.

Le sorgenti influenzano l’evoluzione degli animali nelle profondità marine. Ci sono molti animali un po’ strani che si sono adattati a quelle che inizialmente possono sembrare condizioni piuttosto inospitali.

Alcune specie sembrano essere diventate completamente dipendenti dai siti termali. Animali come i gasteropodi squamosi ( Chrysomallon squamiferum ) e i  granchi yeti  ( specie Kiwa  ) sono stati registrati solo nelle sorgenti idrotermali. Vi vivono anche grandi colonie di mitili e vermi tubicoli.  

Nel 1980 è stato identificato il verme di Pompei ( Alvinella pompejana ) che abitava ai lati dei camini di sfiato. È uno degli animali multicellulari più resistenti al calore del pianeta, in grado di resistere a picchi di temperatura di oltre 80°C.

“La maggior parte degli animali non riesce a sopportare nulla al di sopra dei 40°C. Molto vicino al fluido caldo, ci sono tipicamente solo microrganismi. Questi possono sopravvivere a temperature fino a circa 120 °C”.

Sorgenti idrotermali e l’origine della vita

Lo studio delle sorgenti idrotermali è impegnativo, non da ultimo perché le loro posizioni in acque profonde sono di difficile accesso. Furono scoperti per la prima volta nel 1977, quando fu individuato una fumarola nera durante una spedizione intorno alle Isole Galápagos.

Esplorare le sorgenti idrotermali richiede attrezzature abbastanza specializzate. Per altri habitat di acque profonde in genere è possibile utilizzare dispositivi di campionamento più semplici come benne e reti da traino, ma non è possibile farlo nelle prese d’aria a causa del terreno roccioso e irregolare”.

Lo studio dei camini implica l’utilizzo di navi con attrezzature come veicoli a comando remoto (ROV) o sommergibili con equipaggio. Sono dotati di luci, telecamere e bracci manipolatori per raccogliere campioni. Può essere un processo piuttosto costoso esplorare una sorgente idrotermale.

‘Le sorgenti idrotermali sono ambienti affascinanti. Sono presenti sulla terra fin dalla primissima storia del pianeta e potrebbero essere il luogo in cui è iniziata la vita sulla Terra.

La vita sulla terra è cominciata in una sorgente idrotermale ?

Sono stati trovati fossili di animali multicellulari risalenti a oltre 500 milioni di anni fa, mentre i fossili animali più antichi provenienti da sorgenti idrotermali hanno circa 440 milioni di anni.

Alcune delle prime prove della vita microbica sulla Terra provengono da rocce situate in Canada che si sono formate all’interno di ambienti con sorgenti  idrotermali circa 4 miliardi di anni fa.

L’ostilità della superficie del pianeta in quel momento suggerisce che è più probabile che la vita sia iniziata all’interno della crosta terrestre o nel mare profondo. La ricerca indica anche che i primi anni di vita si basavano su processi chemiosintetici, come quelli osservati oggi nell’oceano.

Ciò rende le sorgenti idrotermali un probabile candidato per l’origine della vita sulla Terra.