Beebe Hydrothermal Vent Field
| Beebe Vent Field (BVF) | |
|---|---|
| En serie ventiler på Mid-Cayman Spreading Center . | |
 En hög sulfidskorsten täckt av räkor.
| |
.svg)  | |
| Plats | Mid-Cayman Rise |
| Koordinater | Koordinater : |
| Område | 22 050 kvadratmeter (237 300 sq ft) |
| Max. elevation | −4 957 meter (−16 263 fot) |
| Min. elevation | −4 987 meter (−16 362 fot) |
Beebe Hydrothermal Vent Field (även känt som Piccard Vent Field ) ligger strax söder om Grand Cayman i Karibien , på norra sidan av Mid-Cayman Spreading Center i Cayman Trough . Ungefär 24 kilometer (15 mi) söder om Beebe ligger Von Damm Vent Field .
På nästan 5 000 meter (16 000 fot) under havsnivån är Beebe världens djupaste kända hydrotermiska ventileringsplats , och en av de få kända i abyssopelagiken . Den hydrotermiska plymen med smeknamnet "Piccard" upptäcktes 2010, och Beebe-platsen bekräftades senare samma år. Det kombinerade djupet och ventileringsvätskans temperatur gör det till en populär plats för att studera vattenbaserad termodynamik , högtrycksbiologi och geokemi .
Expeditionens historia
Beebe-ventilfältet upptäcktes ursprungligen i oktober 2009 av CTD , Eh och optiska backscatter-anomalier i vattenpelaren ovanför Mid-Cayman Rise ombord på R/V Cape Hatteras . Teamet satte in HROV Nereus för att genomföra undersökningar som identifierade en dubbel hydrotermisk plym på 3 900 meter (12 800 fot) och 4 250 meter (13 940 fot) djup och gav den sedan smeknamnet "Piccard". Från insamlade plymprover kunde teamet förutsäga den ungefärliga platsen för ventilationsfältet på ett djup av cirka 5 000 meter (16 000 fot) djupt, och tillskansat sig Ashadzes ventilationsfält (Mid-Atlantic Ridge, 4 200 meter (13 800 fot) ) som det djupaste kända hydrotermiska fältet.
2010 återvände RRS James Cooks 44 :e resa till Mid-Cayman Rise för att undersöka områdena som förutspås vara värd för hydrotermiska platser 2009. Teamet använde AUV Autosub6000 för att kartlägga anomalier och RUV HyBIS för att samla in video, vilket visuellt bekräftade platsen döpt till "Beebe" efter William Beebe på ett djup av 4 960 meter (16 270 fot).
Ventilationsfältet utforskades ytterligare av NOAAS Okeanos Explorer 2011, R/V Falkor kryssning FK008 och R/V Yokosuka kryssning YK13-05 2013, och kryssningar AT18-16 och AT42-22 av R/V Atlantis 2012 och 2020 respektive.
Geografi
Beebe-ventilfältet ligger i Karibiska havet , vid den norra änden av Mid-Cayman Rise på segmenten närmast Septentrional-Oriente förkastningszonen .
Beebe ventilfält består av 7 sulfidhögar på den västra sidan av spridningscentret, varav majoriteten är inaktiva. Centralt i fältet är de viktigaste ändelementsventilerna , kända som Beebe 1 - 5 som förgrenar sig från samma kulle. Runt dessa öppningar finns Hot Chimlet i norr, Beebe Sea i öster och Beebe Woods i söder. Serien av högar fortsätter nordost om fältet, där hydrotermisk aktivitet med hög temperatur brukade äga rum, vilket framgår av utdöda skorstenar.
Ventilationsfältet är i territorialvattnet på Caymanöarna , som är ett självstyrande brittiskt utomeuropeiskt territorium .
Geologi
Beebe ventilationsfält är beläget i mycket nära närheten av spridningscentret, som har beskrivits som en ultralångsam ås med en hastighet av 15 millimeter (0,59 tum) till 16,9 millimeter (0,67 tum) per år. Området är i första hand basalt , med metallsulfidhögar och talus från hydrotermisk aktivitet.
Till skillnad från Von Damm Vent Field finns det lite sedimenttäcke vid Beebe.
Skorstenar
Beebe ventiler 1 - 5 bildar ett förgrenat komplex bestående av pyrit , pyrrhotite och andra oxiderade metallsulfider. Dessa skorstenar avger de hetaste vätskorna någonstans inom fältet, upp till 403 °C (757 °F). Beebe Woods i söder har en liknande geologisk sammansättning, även om temperaturen svalnar något (354 °C (669 °F)). Dessa temperaturer är tillräckligt höga för att järn och andra metaller ännu inte har fallit ut, vilket ger skorstenarna ett distinkt svart-rökare utseende. Dessa metallsulfidskorstenar är ledande för ädel och halvädel mineralutfällning, såsom guld, silver och koppar.
Hot Chimlet i norr har ventilering vid en betydligt lägre temperatur (149 °C (300 °F)), så att vätskorna är klara och saknar metaller. Hot Chimlet-platsen ligger på sluttningen av högen och har en lätt dammning av sulfidmaterial som troligen kommer från mitten av fältet. Hot Chimlet har inte heller de imponerande skorstensstrukturerna som i mitten av fältet, och kräver användning av dykmarkörer för att snabbt identifiera. Shrimp Gulley är på samma sätt en plats i Beebe Sea som kännetecknas av riklig biologi. Gulley når temperaturer runt 45 °C (113 °F), med markörer som också krävs för att hitta de exakta platserna för diffust flöde.
Kemi
Som med många basaltbaserade system har Beebe slutelementvätskor som är mycket sura i samband med basaltupplösningsreaktioner. Sådana reaktioner med basalt kan vara gynnsamma för att bilda hydrotermiska malmavlagringar . Koncentrationerna av koldioxid och vätesulfid är förhöjda i förhållande till djuphavsvatten, vilket beror på ursprunget i manteln.
Ventilationsfältet är värd för två huvudområden för ventilering av svart rökare , med en vätska vid temperaturer över 400 °C och en låg salthalt på cirka 2,3 viktprocent NaCl. Under dessa förhållanden överstiger ventileringsvätskorna den superkritiska tröskeln för havsvatten vid 407 °C och 298 bar, och är en av få ventileringsställen som visat sig vara värd för ihållande superkritisk ventilering. Dessa heta, sura förhållanden gör utfällning av metallsulfidskorstenar möjlig, vilket också ger de hetaste ventilerna deras karakteristiska svartrökare utseende från höga koncentrationer av lösta metaller.
Mätningar av järn och mangan vid Beebe tyder på temperaturer under ytan på 452 °C eller högre.
Organiska föreningar
Höga temperaturer som verkar på havsvatten kan orsaka diagenes eller pyrolys av organiska föreningar, så att de bryts upp i mindre föreningar eller ändrar bindningskonfigurationer. Små mängder alkaner har upptäckts, troligen härrörande från hydrotermiskt förändrade föreningar i djuphavsvatten. Vid svalare avluftningsområden formiat och andra organiska syror upptäckts i låga koncentrationer, eftersom höga koncentrationer av koldioxid och vätgas termodynamiskt kan gynna syntesen av abiotisk organisk syra.
Med rikligt med järn i ventileringsplymen har det funnits många modeller som undersöker potentialen för ligander som binder till järn när blandningen börjar med havsvatten. Dessa ligander förhindrar utfällning av järn i mineralfaser, vilket potentiellt gör dem biotillgängliga .
Biologi
Beebe har ett överflöd av räkor närvarande vid ventilationsöppningar, särskilt de av Rimicaris hybisae , som tillhör familjen Alvinocarididae , och är nästan helt blinda. Dessa räkor har ögon som unga men tappar dem när de åldras och utvecklar ett ljusavkännande organ som de kan använda för att upptäcka det infraröda skenet från varma, ventilerande platser. Räkorna vid Beebe ventilfält är unika från de som finns i Von Damm fältet genom att de har en något mer brun färg på grund av de höga koncentrationerna av järn som pumpas ut av ventilerna. Observationer av räkors beteende tyder på att räkor, när de befinner sig i täta församlingar, konstaterar kolhydrater från kemosyntetiska bakterier. Även om de inte observeras direkt, kan räkor föregå andra organismer eller uppvisa kannibalism när de är glesare fördelade.
Det finns också ett överflöd av djuphavsanemoner , proviandsnäckor och hummer . Som med andra ventilationsfält är det möjligt för djuphavshajar eller strövande fiskar som grenadjärer att dyka upp runt fältet.
Mikrobiologi
Ur mikrobiell synvinkel finns det synliga mattor av mikrobiell aktivitet vid både Beebe och Von Damm ventilationssystem. Exponerade stenar har visat filamentösa bakterier och apelsinsediment runt fältet, där mikroorganismer som Beggiatoa föreslås använda svavelväte i att ventilera vätskor för att metabolisera kemosyntetiskt. Några av dessa mikroorganismer finns på eller inom ventilationskräftdjur, betas rutinmässigt eller tar upp roller som symbiotiska organismer .
Vid ventileringsplatser med lägre temperatur har Sulfurovum identifierats som en dominerande bakterie medan Methanothermacoccus är en riklig arkea. Geokemiska beräkningar tyder på att flera andra metabolismer än väteförbrukning är gynnsamma under dessa förhållanden.
Namngivning
Det hydrotermiska systemet föreslogs existera på en amerikanskledd oceanografisk kryssning 2009 på R/V Cape Hatteras , med 3 hydrotermiska plymer upptäckta i vattenpelaren: Piccard, Walsh och Europa. Beebe bekräftades visuellt i början av 2010 på en brittiskledd expedition med RRS James Cook , även om Piccard-plymen inte kunde hittas, så ventilfältet fick namnet Beebe. Amerikaner återvände till ventilationsfältet 2011 på Okeanos Explorer före vetenskapliga publikationer från det tidigare uppdraget, och döpte ventilationsfältet till Piccard och skapade därför ett andra namn för ventilationsfältet. Interridge -databasen listar ventilationsfältet som Beebe, även om många amerikanska tidskrifter publicerar resultat under namnet Piccard.
Det ursprungliga namnet för den upptäckta plymen, Piccard, kommer från Jacques Piccard , en schweizisk oceanograf som dök med Don Walsh till Challenger Deep . Det efterföljande namngivningen av fältet till Beebe är efter den amerikanske naturforskaren William Beebe som ofta dök i Bathysphere före motordrivna undervattensbåtar.
Mänsklig påverkan
Beebe-ventilfältet har utforskats många gånger av forskare sedan 2010, för att samla in prover och video. Vanliga ekosystemstörningar under hydrotermiska expeditioner, såsom stensamlingar och artificiell belysning, kan vara särskilt skadliga vid Beebe där organismens fotoreceptorer kan skadas.
Under 2013 genomfördes kryssning YK-13-05 av Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology ( JAMSTEC) för att prova och livestreama dyk av DSV Shinkai 6500 . Den fiberoptiska kabeln gick dock sönder under spolningen flera gånger och återställdes inte helt. Osäkerhet i kabelnärvaro är en potentiell fara för mänskligt drivna undervattensfartyg som DSV Alvin , som inte kan dyka vid Beebe på grund av säkerhetsproblem.
Beebes metallsulfider är rika på guld och andra användbara industriella element, vilket kan göra djuphavsgruvor till ett problem.