A descoberta na década de 1970 de fontes hidrotermais, onde vulcaµes no fundo do mar produzem fluido quente superior a 350 graus Celsius, ou 662 graus Fahrenheit, mudou fundamentalmente a compreensão sobre a Terra e a vida. No entanto, a vida no fundo do mar e abaixo dela ainda éum mistério hoje.

a‰ importante compreender melhor essas áreas vulcanicamente ativas, pois a química das aberturas do fundo do mar afeta a química dos oceanos de maneira mais geral. Além disso, o ambiente aºnico do fundo do mar suporta processos biola³gicos e não biola³gicos que oferecem pistas sobre como a vida na Terra começou, como ésustentada ao longo do tempo e o potencial de vida em outros corpos planetarios.

De acordo com a geoquímica Jill McDermott, professora do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais da Universidade de Lehigh, estudos anteriores da química dos fluidos das fontes hidrotermais revelaram reduções em certas espanãcies de gás, como o hidrogaªnio molecular . Acredita-se que esses esgotamentos sejam causados ​​por comunidades microbiológicas que vivem no fundo do mar raso, coletivamente chamadas de biosfera submarina.

No entanto, os resultados de um novo estudo de McDermott e colegas contradizem essa suposição. Os pesquisadores analisaram amostras de fluido hidrotanãrmico a  prova de gás do campo de ventilação mais profundo conhecido do mundo, o campo hidrotermal de Piccard em Mid-Cayman Rise, que estãoa uma profundidade de 4.970 metros, ou cerca de 16.000 panãs abaixo doníveldo mar. Eles observarammudanças químicas em suas amostras, incluindo uma grande perda de hidrogaªnio molecular, que são poderia ser resultado de processos abia³ticos (não biola³gicos) e termogaªnicos (degradação tanãrmica), pois as temperaturas dos fluidos estavam além dos limites que suportam a vida, entendeu a ser de 122 graus Celsius, ou cerca de 250 graus Fahrenheit, ou menos.

Os resultados foram publicados online hoje em um artigo "Reações redox abia³ticas em zonas de mistura hidrotanãrmica: disponibilidade de energia diminua­da para a biosfera subsuperficial" no Proceedings of the National Academy of Sciences . Os autores adicionais incluem: Christopher German, Cientista Saªnior em Geologia e Geofa­sica e Jeffrey Seewald, Cientista Saªnior em Quí­mica e Geoquímica Marinha e Sean Sylva, Pesquisador Associado III, em Quí­mica Marinha e Geoquímica do Woods Hole Oceanographic Institution; e Shuhei Ono, Professor Associado, Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

"Nosso estudo descobriu que essasmudanças na química são impulsionadas por processos não biola³gicos que removem energia antes que as comunidades microbianas tenham acesso a ela", disse McDermott. "Isso pode ter implicações cra­ticas para restringir a extensão em que os ciclos geoquímicos globais podem sustentar uma biosfera profunda e para o ora§amento global de hidrogaªnio."

Ela acrescenta: "Isso também significa que a biosfera subterra¢nea estãoprovavelmente recebendo menos energia do que qualquer um havia percebido anteriormente. O grau em que o consumo de hidrogaªnio não biola³gico na crosta ocea¢nica pode reduzir o impacto da vida que habita o fundo do mar éum grande alvo para estudos futuros. "

Usando a análise química de gases dissolvidos, compostos inorga¢nicos e compostos orga¢nicos, a equipe descobriu que as amostras de fluidos de baixa temperatura se originaram da mistura entre a águado mar e os fumantes negros Beebe Vents, assim chamados porque o fluido expelido dos respiradouros se assemelha a  fumaa§a preta de Uma chaminanã. Nessas amostras de fluidos mistos, muitas espanãcies químicas são altas ou baixas em abunda¢ncia, de acordo com McDermott. A amostra com as maiores variações na quantidade de gás tinha uma temperatura do fundo do mar de 149 graus Celsius, ou 300 graus Fahrenheit, uma temperatura que équente demais para hospedar vida. Assim, conclua­ram, o processo responsável pelasmudanças geoquímicas não poderia envolver diretamente a vida.

As reações não biológicas que eles identificaram como responsa¡veis ​​por essasmudanças químicas incluem a redução de sulfato e a degradação tanãrmica da biomassa e são apoiadas por considerações de balana§o de massa, medições de isãotopos esta¡veis ​​e ca¡lculos de energia química.

As amostras foram coletadas durante duas expedições de pesquisa usando dois vea­culos operados remotamente, Jason II e Nereus, ambos projetados para exploração em a¡guas profundas e para conduzir uma ampla gama de investigações cienta­ficas nos oceanos do mundo.

"Este foi um programa de campo realmente empolgante que forneceu uma rara oportunidade para explorarmos a complexa interação entre a química de um ambiente natural e a vida que ele suporta", disse Seewald. "Agora estamos em uma posição muito melhor para estimar a quantidade de vida microbiana que pode existir sob o fundo do mar."

Descoberto em 2010, o Campo Hidrotermal Piccard estãolocalizado ao sul de Grand Cayman, no Caribe. As amostras de fluidos que os pesquisadores examinaram tiveram uma ventilação de 44 a 149 graus Celsius (111 a 300 graus Fahrenheit), proporcionando uma rara oportunidade para a equipe estudar a transição entre ambientes de suporte e não suporte de vida.

“O que élegal (quente) neste estudo éque conseguimos encontrar um conjunto de aberturas que ia de um ponto onde era quente demais atéo ponto ideal”, diz German. "Aquele conjunto de circunsta¢ncias particularmente fofo abriu a possibilidade de obter novos insights sobre o que a vida pode (ou não) ser capaz de fazer, abaixo do fundo do mar."

Mudanças na temperatura do fluido de ventilação hidrotanãrmica e na composição química são conhecidas por servir como um importante controle na estrutura e função da comunidade microbiana na crosta ocea¢nica em todos os oceanos do mundo.

"Essa relação existe porque os fluidos hidrotermais fornecem energia para reações metaba³licas microbianas especa­ficas", diz McDermott. "No entanto, a questãoinversa de se a química do fluido de ventilação émodificada pela própria vida ou, em vez disso, por processos não vivos, éuma questãoimportante que raramente éabordada."

A descoberta da equipe pode servir para abrir um novo caminho de exploração para avaliar se os processos não biola³gicos servem como controles importantes sobre a disponibilidade de energia, além dos processos microbianos.