Η εικόνα των καρχαριών που κολυμπούν ήρεμα μέσα σε ένα ενεργό υποθαλάσσιο ηφαίστειο μοιάζει με κάτι βγαλμένο από ταινία, αλλά αποτελεί επιστημονική πραγματικότητα. Στον απομακρυσμένο Νότιο Ειρηνικό, το ηφαίστειο Καβάτσι έχει γίνει ένα από τα πιο ενδιαφέροντα τοπία για τη θαλάσσια βιολογία και γεωλογία.
Αυτό το ηφαίστειο, που βρίσκεται στα ανοικτά των ακτών των Νήσων Σολομώντα, συνδυάζει συχνές εκρήξεις, πολύ όξινο νερό και ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες . Παρόλα αυτά, έχουν καταγραφεί στο εσωτερικό του μεταξένιοι καρχαρίες και σφυροκέφαλοι καρχαρίες, ωθώντας αποστολές με τεχνολογία αιχμής να προσπαθήσουν να κατανοήσουν πώς μπορούν να επιβιώσουν σε ένα τόσο εχθρικό περιβάλλον.
Ένα υποθαλάσσιο ηφαίστειο με το όνομα «Sharkcano»
Το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Καβάτσι βρίσκεται περίπου 32 χιλιόμετρα από τα Νησιά Σολομώντα στην Ωκεανία και θεωρείται ένα από τα πιο ενεργά ηφαίστεια στον Ειρηνικό Ωκεανό. Οι εκρήξεις του, που συνοδεύονται από εκπομπές αερίων και θύελλες αποχρωματισμένου νερού, έχουν καταγραφεί πολλές φορές από την επιφάνεια.
Το 2015, μια επιστημονική αποστολή κατέγραψε για πρώτη φορά την παρουσία καρχαριών μέσα στον υποθαλάσσιο κρατήρα , προκαλώντας τεράστιο ενδιαφέρον από τα μέσα ενημέρωσης και την επιστήμη. Μετά από αυτή την ανακάλυψη, το ηφαίστειο έγινε ευρέως γνωστό ως «Sharkcano», ένα ψευδώνυμο που περικλείει τέλεια τη σπανιότητα του φαινομένου.
Η ανίχνευση μεταξωτών καρχαριών και σφυροκέφαλων καρχαριών σε ένα τόσο ακραίο περιβάλλον, αντί να αποτελεί απλώς μια περίεργη ιστορία, άνοιξε μια σειρά από ερωτήματα σχετικά με το πώς οργανώνονται τα οικοσυστήματα σε ενεργά ηφαίστεια κάτω από τη θάλασσα και ποιοι μηχανισμοί επιτρέπουν σε αυτά τα ζώα να αντέχουν σε συνθήκες που, κατ' αρχήν, θα ήταν θανατηφόρες.
Παρά τη συνεχή δραστηριότητα του Καβάτσι, με νερά γεμάτα ηφαιστειακά σωματίδια και αέρια , οι παρατηρήσεις αποκαλύπτουν ότι αυτά τα αρπακτικά ζώα όχι μόνο εισέρχονται περιστασιακά, αλλά φαίνεται να χρησιμοποιούν το εσωτερικό του ηφαιστείου ως μέρος του κανονικού τους οικοτόπου.
Η επιστημονική αποστολή και η σύνδεσή της με την Ευρώπη
Πίσω από αυτό το έργο βρίσκεται μια διεθνής ομάδα ειδικών στην ωκεανογραφία, τη ρομποτική και την ηφαιστειολογία , με δεσμούς με ιδρύματα που συνεργάζονται τακτικά με ευρωπαϊκά κέντρα αφιερωμένα στη μελέτη της κλιματικής αλλαγής και των ηφαιστειακών κινδύνων. Παρόλο που το ηφαίστειο βρίσκεται στην Ωκεανία, τα δεδομένα που λαμβάνονται είναι σχετικά με τους ερευνητές στην Ευρώπη και την Ισπανία που ενδιαφέρονται για τα ακραία οικοσυστήματα και τις επιπτώσεις των ηφαιστειακών αερίων στον ωκεανό.
Η έρευνα διεξάγεται από τον ωκεανογράφο Brennan Phillips , ο οποίος εργάζεται σε έργα του National Geographic, μαζί με τον Alistair Grinham του Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ και τον Matthew Dunbabin του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ. Το έργο τους αποτελεί μέρος παγκόσμιων επιστημονικών δικτύων που περιλαμβάνουν επίσης ευρωπαϊκές ομάδες που ειδικεύονται στην υποβρύχια ρομποτική και την παρακολούθηση ηφαιστείων.
Για την ευρωπαϊκή επιστημονική κοινότητα, αυτό το είδος μελέτης προσφέρει μια πολύτιμη αναφορά όσον αφορά την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα υποθαλάσσια ηφαίστεια αλληλεπιδρούν με τη θαλάσσια ζωή , κάτι που παρουσιάζει επίσης ενδιαφέρον σε περιοχές όπως η Μεσόγειος ή ο ανατολικός Ατλαντικός, όπου υπάρχουν ενεργές ηφαιστειακές δομές, αν και λιγότερο ακραίες από το Καβάτσι.
Επιπλέον, οι τεχνικές που αναπτύχθηκαν σε αυτό το έργο, ιδίως όσον αφορά τους αισθητήρες χαμηλού κόστους και τα αυτόνομα συστήματα παρατήρησης , είναι εφαρμόσιμες στην έρευνα σε ευρωπαϊκά ύδατα, από υδροθερμικές περιοχές έως περιοχές με φυσικές εκπομπές CO2 που χρησιμοποιούνται ως εργαστήρια για τη μελέτη της οξίνισης των ωκεανών.
Ρομπότ μιας χρήσης για είσοδο σε θανατηφόρο περιβάλλον
Δεδομένου ότι το εσωτερικό του Καβάτσι είναι ένα μέρος που, σύμφωνα με τα ίδια τα λόγια των ερευνητών, «θα μπορούσε να σε σκοτώσει αρκετά εύκολα », ο μόνος λογικός τρόπος για να το εξερευνήσει κανείς είναι η χρήση ρομποτικής τεχνολογίας. Η ομάδα επέλεξε σχετικά απλά, χαμηλού κόστους και, κατά κάποιο τρόπο, σχεδόν μιας χρήσης οχήματα.
Αυτά τα ρομπότ έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες, αναταράξεις και κραδασμούς από μικρές υποβρύχιες εκρήξεις. Μερικά έχουν κατασκευαστεί ακόμη και με ανακυκλωμένους σωλήνες PVC και άμεσα διαθέσιμα εξαρτήματα, μειώνοντας το κόστος σε μόλις μερικές εκατοντάδες δολάρια ανά μονάδα - ένα πολύ χαμηλό ποσό σε σύγκριση με αυτό των παραδοσιακών ROV (τηλεχειριζόμενα οχήματα).
Ο εξοπλισμός που μεταφέρουν στο πλοίο περιλαμβάνει ακουστικούς ανιχνευτές βάθους, αισθητήρες θερμοκρασίας, επιταχυνσιόμετρα και κάμερες . Χάρη σε αυτόν τον συνδυασμό, τα ρομπότ όχι μόνο καταγράφουν εικόνες του εσωτερικού του ηφαιστείου, αλλά δημιουργούν και λεπτομερή προφίλ της φυσικής και χημικής συμπεριφοράς του νερού.
Ο κύριος στόχος είναι η μέτρηση, όσο το δυνατόν πιο κοντά στην οπή εξαερισμού, βασικών παραμέτρων όπως το pH του νερού, η συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα και οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας λίγο πριν, κατά τη διάρκεια και μετά από εκρήξεις. Αυτές οι πληροφορίες βοηθούν στην κατανόηση του πώς σχηματίζεται και διατηρείται ένα οικοσύστημα υπό τέτοιες ακραίες συνθήκες.
Δεδομένου ότι το Καβάτσι βρίσκεται σε μια πολύ απομακρυσμένη περιοχή, η εφοδιαστική υπαγορεύει επίσης τον σχεδιασμό του εξοπλισμού: οι επιστήμονες επιμένουν ότι τα ρομπότ πρέπει να χωρούν στις χειραποσκευές ενός μικρού αεροπλάνου και να είναι εύκολα στην επισκευή ή αντικατάσταση επί τόπου, μια προσέγγιση που κερδίζει το ενδιαφέρον σε διάφορα διεθνή ωκεανογραφικά έργα.
Ακραία χημεία: χαμηλό pH, υψηλές θερμοκρασίες και ηφαιστειακά αέρια
Οι αρχικές εκστρατείες μετρήσεων αποκάλυψαν ότι η περιοχή γύρω από το ηφαίστειο παρουσιάζει απότομη πτώση του pH στην επιφάνεια του νερού , υποδεικνύοντας σημαντικά υψηλότερη οξύτητα από τον περιβάλλοντα ωκεανό. Αυτές οι συνθήκες θεωρούνται γενικά ασυμβίβαστες με την παρουσία μεγάλης θαλάσσιας ζωής.
Επιπλέον, οι αισθητήρες έχουν ανιχνεύσει θερμοκρασίες νερού έως και δέκα βαθμούς πάνω από το κανονικό κοντά στα ανοίγματα εξαερισμού. Για ένα θαλάσσιο ζώο, αυτές οι διαφορές θερμοκρασίας προκαλούν σημαντικό στρες, ειδικά όταν συνδυάζονται με πολύ χαμηλή ορατότητα και υψηλή συγκέντρωση λεπτών αιωρούμενων ιζημάτων.
Τα ρομπότ έχουν επίσης επιβεβαιώσει ότι το Καβάτσι αποτελεί σημαντική πηγή εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου στη στήλη του νερού, συμπεριλαμβανομένου του διοξειδίου του άνθρακα από την ηφαιστειακή δραστηριότητα. Αυτός ο τύπος φυσικής εισροής παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον για τους ερευνητές στην Ευρώπη που μελετούν το ισοζύγιο άνθρακα των ωκεανών και τη σχέση του με το παγκόσμιο κλίμα.
Μέρος της αποστολής περιλαμβάνει τη συλλογή θραυσμάτων βράχου και πρόσφατα εκτιναγμένου ηφαιστειακού υλικού, τα οποία ενσωματώνονται στην εξωτερική δομή του ηφαιστείου. Αυτά τα δείγματα επιτρέπουν στους ερευνητές να ανακατασκευάσουν την πρόσφατη ιστορία των εκρήξεων και να κατανοήσουν καλύτερα πώς ανανεώνεται το φυσικό υπόστρωμα όπου εγκαθίστανται οι βιολογικές κοινότητες.
Παρά το εχθρικό περιβάλλον, τα αρχεία δείχνουν ότι ένα μωσαϊκό μικροοικοτόπων με εξαιρετικά μεταβλητές συνθήκες σχηματίζεται γύρω από το ηφαίστειο σε μικρές αποστάσεις, οι οποίες θα μπορούσαν να προσφέρουν προσωρινά καταφύγια σε διαφορετικά είδη, συμπεριλαμβανομένων των ίδιων των καρχαριών.
Μεταξένιοι και σφυροκέφαλοι καρχαρίες σε ένα αδιανόητο μέρος
Μία από τις πιο εντυπωσιακές πτυχές είναι ότι οι κάμερες έχουν εντοπίσει με σαφήνεια μεταξένιους καρχαρίες (Carcharhinus falciformis) και σφυροκέφαλους καρχαρίες που εισέρχονται και κινούνται μέσα στον υποβρύχιο κρατήρα. Αν και οι εικόνες δεν είναι πάντα ευκρινείς λόγω της θολότητας, η σιλουέτα των σφυροκέφαλων είναι αδιαμφισβήτητη.
Η παρουσία ζώων αυτού του μεγέθους σε ένα τόσο όξινο, θολό και ζεστό περιβάλλον έρχεται σε αντίθεση με την παραδοσιακή άποψη για αυτά τα υποβρύχια ηφαίστεια , τα οποία μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν σχεδόν άγονοι χώροι για μεγάλους θηρευτές. Αντίθετα, οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι οι καρχαρίες όχι μόνο επισκέπτονται αυτές τις περιοχές, αλλά μπορεί ακόμη και να τις χρησιμοποιούν τακτικά.
Δεν είναι απολύτως σαφές τι ακριβώς αναζητούν αυτά τα ζώα μέσα στο Καβάτσι. Ορισμένες υποθέσεις υποδηλώνουν ότι μπορεί να εκμεταλλεύονται την προσωρινή αφθονία θηραμάτων που προσελκύονται από τα ηφαιστειακά θρεπτικά συστατικά, ενώ άλλες προτείνουν ότι το εσωτερικό του κρατήρα θα μπορούσε να τους προσφέρει κάποιο είδος πλεονεκτήματος, όπως καταφύγιο από άλλα αρπακτικά ζώα ή παράσιτα.
Όποια και αν είναι η εξήγηση, η συμπεριφορά αυτών των καρχαριών σε ένα τόσο ακραίο περιβάλλον έχει γίνει πεδίο μελέτης προτεραιότητας για την καλύτερη κατανόηση της οικολογικής τους ευελιξίας και της ικανότητάς τους να προσαρμόζονται σε απότομες αλλαγές στο περιβάλλον.
Παρά τους τεχνικούς περιορισμούς, κάθε νέα ρομποτική κατάδυση παρέχει μικρά αποσπάσματα πληροφοριών που μας επιτρέπουν να καταγράψουμε πώς κινούνται, πόσο καιρό παραμένουν μέσα στο ηφαίστειο και ποιες περιοχές φαίνεται να συχνάζουν πιο έντονα.
Πιθανές προσαρμογές και ικανότητα πρόβλεψης εκρήξεων
Το μεγάλο ερώτημα είναι πώς αυτά τα ζώα καταφέρνουν να αντέξουν σε ένα περιβάλλον που συνδυάζει υψηλή οξύτητα, ασταθείς θερμοκρασίες και βίαιες ηφαιστειακές εκρήξεις . Ορισμένοι ειδικοί υποστηρίζουν ότι μπορεί να έχουν αναπτύξει φυσιολογικές προσαρμογές που τους επιτρέπουν να ανέχονται υψηλότερες συγκεντρώσεις CO2 και διακυμάνσεις θερμοκρασίας από άλλους καρχαρίες.
Μια άλλη γραμμή έρευνας επικεντρώνεται στην ικανότητα των καρχαριών να ανιχνεύουν πρώιμα σημάδια μιας έκρηξης . Αυτά τα ζώα είναι γνωστό ότι είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις αλλαγές πίεσης, στις δονήσεις και στα ηλεκτρικά πεδία, επομένως είναι πιθανό να μπορούσαν να αντιληφθούν πρώιμα σημάδια εκρηκτικής δραστηριότητας και να εγκαταλείψουν τον κρατήρα πριν η κατάσταση γίνει επικίνδυνη.
Οι ερευνητές αναπτύσσουν νέες μονάδες και αισθητήρες για την ακριβέστερη ποσοτικοποίηση των κρουστικών κυμάτων και των φυσικών διακυμάνσεων εντός του ηφαιστείου , με στόχο τη συσχέτισή τους με τη συμπεριφορά που παρατηρείται σε βιντεοσκοπήσεις. Στόχος είναι να προσδιοριστεί ο βαθμός στον οποίο οι καρχαρίες ανέχονται αυτές τις διαταραχές ή αν τις αποφεύγουν συστηματικά.
Η κατανόηση της ανθεκτικότητας αυτών των ειδών σε ένα ενεργό ηφαίστειο δεν έχει μόνο ακαδημαϊκό ενδιαφέρον: μπορεί επίσης να προσφέρει ενδείξεις για το πώς θα αντιδράσουν τα μεγάλα θαλάσσια αρπακτικά σε μελλοντικά σενάρια θερμότερων και πιο όξινων ωκεανών, ένα ερώτημα που απασχολεί τους ερευνητές σε όλο τον κόσμο, συμπεριλαμβανομένης της Ευρώπης.
Εάν επιβεβαιωθεί ότι αυτοί οι καρχαρίες διαθέτουν ασυνήθιστη ανοχή, αυτό θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα για συγκριτικές μελέτες με πληθυσμούς από άλλες περιοχές, όπως ο Βόρειος Ατλαντικός ή η Μεσόγειος, για την αξιολόγηση γενετικών ή φυσιολογικών διαφορών που σχετίζονται με την προσαρμογή σε ακραία περιβάλλοντα.
Ένα φυσικό εργαστήριο για την κατανόηση των ωκεανών του μέλλοντος
Για πολλούς επιστήμονες, το Καβάτσι λειτουργεί σχεδόν ως ένα φυσικό εργαστήριο όπου η οξίνιση, η θέρμανση και οι εκπομπές αερίων συνδυάζονται σε έναν περιορισμένο χώρο. Η παρατήρηση του τρόπου με τον οποίο αντιδρούν οι οργανισμοί που ζουν εκεί βοηθά στην πρόβλεψη ορισμένων από τις αλλαγές που θα μπορούσαν να συμβούν σε άλλα μέρη του πλανήτη εάν οι θερμοκρασίες των ωκεανών και οι συγκεντρώσεις CO2 συνεχίσουν να αυξάνονται.
Το ενδιαφέρον της ευρωπαϊκής κοινότητας για αυτά τα είδη περιβαλλόντων πηγάζει από την ικανότητά τους να δοκιμάζουν θεωρητικά μοντέλα της ευπάθειας και της προσαρμοστικής ικανότητας βασικών ειδών στα θαλάσσια οικοσυστήματα. Οι καρχαρίες, ως κορυφαίοι θηρευτές, διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στη διατήρηση της ισορροπίας των τροφικών αλυσίδων.
Επιπλέον, η εμπειρία που αποκτήθηκε με συμπαγή και οικονομικά ρομπότ χρησιμεύει ως σημείο αναφοράς για έργα παρακολούθησης σε άλλα υποθαλάσσια ηφαίστεια και υδροθερμικές ζώνες σε όλο τον κόσμο, όπου συμμετέχουν επίσης ερευνητικές ομάδες από την Ισπανία και την υπόλοιπη Ευρώπη.
Το λεγόμενο «Sharkcano» έχει γίνει έτσι ένα παράδειγμα του πώς ο συνδυασμός προσβάσιμης τεχνολογίας, διεθνούς συνεργασίας και επιστημονικής περιέργειας μπορεί να αποκαλύψει απροσδόκητες συμπεριφορές στη θαλάσσια ζωή . Κάθε νέα καμπάνια επεκτείνει το διαθέσιμο σύνολο δεδομένων και τροφοδοτεί νέα ερωτήματα.
Αυτό που ξεκίνησε ως η εκπληκτική είδηση για καρχαρίες που ζουν μέσα σε ένα ενεργό υποθαλάσσιο ηφαίστειο έχει εξελιχθεί σε μια εκτεταμένη ερευνητική γραμμή με επιπτώσεις στη βιολογία, τη γεωλογία και τις κλιματικές μελέτες. Καθώς τα όργανα βελτιώνονται και νέες ομάδες συμμετέχουν στο έργο, το Kavachi συνεχίζει να προσφέρει πληροφορίες για την έκταση της προσαρμοστικότητας της θαλάσσιας ζωής σε περιβάλλοντα που, με την πρώτη ματιά, φαίνονται αδύνατα για επιβίωση.
