Článek
V rámci expedice IODP 398, která probíhala od prosince 2022 do února 2023, byly provedeny vrty na 12 lokalitách v oblasti Christiana–Santorini–Kolumbo. Vědce zajímalo, jak se hydrotermální systém Santorini měnil v průběhu času, a proto analyzovali sedimenty získané hlubokými vrty v kaldeře.
Kaldera je rozsáhlá prohlubeň vzniklá propadnutím části sopky v důsledku velké erupce, při níž dojde k výraznému odčerpání magmatu z rezervoáru pod vulkánem.
Souostroví Santorini (Théra) se nachází na jižním okraji souostroví Kyklady v Egejském moři. Součástí souostroví je rozsáhlá zatopená kaldera Santorini, která vznikla při velké sopečné erupci na ostrově Théra kolem 17. století př. n. l. Tato erupce, zvaná minojská, patří mezi největší a nejničivější sopečné erupce v historii lidstva. Uprostřed zatopené kaldery následně vznikly sopečné ostrovy Palea Kameni a Nea Kameni, kde se nacházejí stále aktivní sopečné krátery a termální prameny.
Vulkanický systém Santorini zůstává aktivní a jedním z jeho projevů je hydrotermální aktivita. Hydrotermální systémy pohání vnitřní teplo Země: voda se v hlubších částech zemské kůry ohřívá a následně proudí puklinami směrem k povrchu, přičemž s sebou přenáší teplo a různé chemické látky.
Tyto systémy ovlivňují chemické cykly v oceánu, mikroorganismům poskytují energii, mohou souviset s vulkanickou činností a přispívají k pohybu a ukládání kovů.
Sedimenty jako archiv hydrotermální aktivity
V současnosti probíhají měření hydrotermální aktivity vulkanických systémů, avšak tato měření existují pouze desítky let. Dlouhodobé záznamy o hydrotermální aktivitě v zaplavených kalderách téměř neexistují, přestože vulkanické systémy jsou aktivní tisíce let.
Sedimenty slouží jako přírodní archiv hydrotermální činnosti, neboť v sobě uchovávají záznam starý tisíce let. Kovy přinesené hydrotermálními tekutinami se v nich ukládají a mohou zachovat stopu dávné aktivity.
Tento záznam pokrývá přibližně 3500 let. V hlubokých vrstvách kaldery vědci objevili výrazné množství kovů – především arsenu a rtuti, jejichž koncentrace byla až 200násobně vyšší oproti běžnému vulkanickému pozadí. Podle tiskové zprávy PřF UK ročně prameny vychrlily přibližně devět tun arsenu, 2,5 tuny mědi a sedm kilogramů stříbra, přičemž hodnoty manganu, antimonu či molybdenu vzrostly 10– až 50násobně.
Z rozložení rtuti a dalších kovů mezinárodní tým rekonstruoval několik fází hydrotermální aktivity. Celkem mohla zvýšená aktivita trvat až 1100 let, přičemž hlavní fáze trvala odhadem 500–1000 let. Aktivita nebyla kontinuální, ale pulzovala v měřítku desítek až stovek let. Podle odhadů byl tak tento hydrotermální systém pravděpodobně výrazně silnější než ten současný.
Mezinárodní vědecký tým analyzoval sedimenty, které slouží jako přírodní archiv hydrotermální činnosti.
Život v toxickém prostředí
Vedle chemického složení sedimentů vědci zkoumali také mikroorganismy, které v tomto prostředí žily. Z jednoho vzorku hlubokého sedimentu získali DNA a v ní identifikovali geny spojené s odolností vůči rtuti, arsenu, mědi a dalším kovům. Jejich přítomnost podle vědců ukazuje na adaptaci mikrobiálního života na dlouhodobě kovem zatížené a chemicky náročné prostředí. Mikroorganismy tak podle výsledků dokázaly v prostředí bohatém na toxické látky nejen přežít, ale vytvořily si k tomu specifické genetické mechanismy.