Hvordan knuder bliver på toppen på bunden af ​​havet

Kampesten, Colo., USA:Sjældne metalliske elementer fundet i klumper på dybhavsbunden forbliver på mystisk vis afdækket på trods af det skiftende sand og sediment mange ligaer under havet. Forskere tror nu, de ved hvorfor, og det kan have vigtige konsekvenser for minedrift af disse metaller, samtidig med at den mærkelige fauna på bunden af ​​havet bevares.

Væksten af ​​disse dybhavsknuder - metalliske klumper af mangan, jern, og andre metaller fundet i alle de store havbassiner - er en af ​​de langsomste kendte geologiske processer. Disse ringmærkede konkretioner, som er potentielle kilder til sjældne jordarter og andre kritiske elementer, vokser i gennemsnit kun 10 til 20 millimeter hver million år. Men i et af jordvidenskabens mest varige mysterier, de formår på en eller anden måde at undgå at blive begravet af sediment på trods af deres placering i områder, hvor ler ophobes mindst 100 gange hurtigere end knuderne vokser.

At forstå, hvordan disse agglomerationer af metaller forbliver på den åbne havbund, kan hjælpe geovidenskabsmænd med at rådgive om at få adgang til dem til industriel brug. En ny undersøgelse offentliggjort i denne måned i Geologi vil hjælpe videnskabsmænd med at forstå denne proces bedre.

"Det er vigtigt, at enhver udvinding af disse ressourcer sker på en måde, der bevarer de skrøbelige dybhavsmiljøer, hvor de findes, " sagde hovedforfatter Adriana Dutkiewicz, en ARC Future Fellow på School of Geosciences ved University of Sydney.

Sjældne jordarters og andre kritiske elementer er afgørende for udviklingen af ​​teknologier, der er nødvendige for lavemissionsøkonomier. De vil spille en stadig vigtigere rolle for næste generation af solceller, effektive vindmøller, og genopladelige batterier, der vil drive revolutionen af ​​vedvarende energi.

Løsning af gåden

Fra skuring af bundstrømme til gravende dyr, forskere har foreslået en række mekanismer til at forklare denne gåde. Men løsningen afhænger af en bedre forståelse af, hvor knuderne er placeret, og de miljømæssige forhold, der hersker der. Nu er en global undersøgelse offentliggjort i Geologi bruger prædiktiv maskinlæring til at undersøge, hvilke faktorer der styrer placeringen af ​​polymetalliske knuder. Resultaterne giver ny indsigt til at informere om dybhavsmineralefterforskning såvel som dens regulering.

"Den Internationale Havbundsmyndighed er i øjeblikket ved at forberede nye miljøbestemmelser til at regulere dybhavsminedrift, " sagde Dr. Dutkiewicz. "Vores analyse repræsenterer en global, datadrevet syntese for upartisk at informere om disse politikker og dybhavsmiljøforvaltning."

Dr. Dutkiewicz og medforfatterne Dr. Alexander Judge og Professor Dietmar Müller kombinerede data med åben adgang for tusindvis af polymetalliske knuder med globale datasæt af vigtige miljøparametre for at skabe en maskinlæringsmodel, der rangerer de faktorer, der kontrollerer knudernes placering. Det resulterende kort forudsiger, hvor polymetalliske knuder er mest tilbøjelige til at forekomme.

Forfatterne var overraskede over at finde, at knuderne globalt forekommer i områder, hvor bundstrømmens hastigheder er alt for langsomme til at fjerne sediment. I stedet, knuderne er forbundet med havbundens fauna.

"Organismer som stjernefisk, blæksprutter og bløddyr ser ud til at holde knuderne ved havbundens overflade ved at fouragere, graver og indtager sediment på og omkring dem, " sagde Dr. Dutkiewicz. "Selvom disse organismer forekommer i relativt lave koncentrationer på den afgrunde havbund, de er stadig rigelige nok til lokalt at påvirke sedimentakkumulering."

Denne indsigt understøttes af direkte havbundsobservationer af knudefelter af uafhængige undersøgelser. "Vores konklusion er, at dybhavsøkosystemer og knuder er uløseligt forbundet, " sagde Dr. Dutkiewicz.

Undersøgelsesresultaterne tyder også på, at de regioner, hvor der er størst sandsynlighed for, at knuder forekommer, er mere omfattende end det, der tidligere er blevet antaget, og omfatter enorme områder, der endnu ikke skal udforskes - fund med vigtige industrielle såvel som bevaringsimplikationer.

"Vores kort fremhæver regioner, der kan være vigtige økonomisk, "Dr. Dutkiewicz sagde, "men henleder samtidig opmærksomheden på områder af havbunden, der kan være hotspots for forskellige dybhavsorganismer, som vi ved lidt om."

Fordi de teknikker, som forskerne bruger, kan modificeres til at undersøge andre havbundstræk, denne tilgang - såvel som konklusionen om, at der er en tilsyneladende "symbiose" mellem dybhavsfaunaen og knuderne - kan også have konsekvenser for fremtidig biodiversitetsforskning.

"Store områder af dybhavet er uudforskede, "Dr. Dutkiewicz sagde, "så konsekvenserne af noduleminedrift for dybhavsøkosystemer skal evalueres omhyggeligt."