«Χρυσάφι και σπάνια μέταλλα» στο υποθαλάσσιο ηφαίστειο του Κολούμπου – το ελληνικό κείμενο της μελέτης που δημοσιευθηκε στο nature Scientific Reports

Το κείμενο που ακολουθεί αποτελεί το αποτέλεσμα των ερευνών σε πολλά επίπεδα, που πραγματοποιήθηκαν τα προηγούμενα χρόνια σχετικά με την μορφή και κατάσταση του υποθαλάσσιου Ηφαιστείου του Κολούμπου, που βρίσκεται σε κοντινή απόσταση βορειοανατολικά της Σαντορίνης.

Οι έρευνες πραγματοποιήθηκαν με την συμμετοχή και υποστήριξη σε επιστημονικό δυναμικό καθώς και τεχνικό εξοπλισμό, ελληνικών Πανεπιστημίων καθώς και Πανεπιστημίων του εξωτερικού.

Το κείμενο δημοσιεύθηκε το Σάββατο 31 Αυγούστου στην εφημερίδα «τα Νέα».

Για την ενημέρωσή μας ευχαριστούμε την κ. Έυη Νομικού, λέκτορα Γεωλογικής Ωκεανογραφίας στο Κ.Π.Α.

Το κείμενο όπως δημοσιεύθηκε στα Αγγλικά στο περιοδικό nature στην κατηγορία Scientific Reports, μπορείτε να το δείτε εδω : http://www.nature.com/srep/2013/130813/srep02421/full/srep02421.html

Οι έρευνες στην υποθαλάσσια περιοχή του Ηφαιστείου του Κολούμπου αναμένεται να συνεχιστούν και φέτος με το ωκεανογραφικό σκάφος «Αιγαίο» απο την Τρίτη 3 Σεπτεβρίου.

                                                                                                                                          

Χρυσάφι και σπάνια μέταλλα στρατηγικής σημασίας όπως το αντιμόνιο, σε ποσότητες που προκαλούν έκπληξη, αποκαλύπτεται για πρώτη φορά ότι εκλύει το υποθαλάσσιο ηφαίστειο Κολούμπο που βρίσκεται βορειοαναταολικά της Σαντορίνης.

Έλληνες επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών που ερεύνησαν τον πυθμένα του ηφαιστείου σε βάθος 500 μέτρων κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, διαπίστωσαν πως στο γεωθερμικό πεδίο του Κολούμπο συμβαίνουν  σπάνιες διεργασίες που όμοιες τους δεν έχουν παρατηρηθεί ξανά στον κόσμο.

Τα αποτελέσματα των εργασιών τους που δημοσιεύτηκαν στις 13 Αυγούστου στο γνωστού κύρους επιστημονικό περιοδικό  Scientific Reports(Νature Publishing Group)  – είναι η πρώτη φορά που μια ομάδα κυρίως ελλήνων  επιστημόνων  δημοσιεύουν ερευνητική εργασία στο Nature – υποδεικνύουν ότι βαθιά κάτω από το ηφαίστειο, συμβαίνουν «εξαιρετικά αποτελεσματικές βιογεωχημικές διεργασίες  απόθεσης μετάλλων», όπως λέει στα ΝΕΑ ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας, καθηγητής Κοιτασματολογίας, Στέφανος Κίλιας.

Στο μαγματικό θάλαμο του υποθαλάσσιου ηφαιστείου, που εκτείνεται σε βάθος πέντε χιλιομέτρων στο φλοιό της Γης, παίρνουν σάρκα και οστά φυσικές διεργασίες που ανήκουν στην αιχμή της σύγχρονης διεπιστημονικής γνώσης και έρευνας, όπως η Γεωβιολογία και η Βιογεωχημεία.

Χρυσάφι, αντιμόνιο, θάλλιο, άργυρος, αρσενικό, υδράργυρος, ψευδάργυρος αλλά και διοξείδιο του άνθρακα σε ποσότητες που ουδέποτε έχουν καταγραφεί,  μαζί με βακτήρια που συμπεριφέρονται με αλλόκοτο τρόπο και τα οποία φαίνεται να διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία των μετάλλων – και όχι μόνο – συνθέτουν την ιδιαίτερη φυσιογνωμία αυτού του ηφαιστείου.

«Το ηφαίστειο μοιάζει με μία χοάνη που το βαθύτερο σημείο του είναι τα 504 μέτρα. Εκεί στον πυθμένα του που αποτελείται από στερεοποιημένη λάβα υπάρχουν ρηγματώσεις μέσα από τις οποίες εκλύεται διοξείδιο του άνθρακα σε ποσοστό 99% αλλά και κάποιοι σχηματισμοί, που λέγονται υδροθερμικές καμινάδες, και οι οποίες αποτελούνται από μέταλλα όπως το χρυσάφι, το αντιμόνιο, ο άργυρος και το θάλλιο», λέει στα ΝΕΑ η κα. Παρασκευή Νομικού, λέκτορας Γεωλογικής Ωκεανογραφίας.

Αυτές οι καμινάδες, που αντίστοιχες δεν υπάρχουν στην καλδέρα της Σαντορίνης, μοιάζουν με λεπτόλιγνους καλόγερους ή με βραχώδη υψώματα που είναι διάστικτα από οπές. Βρίσκονται στο βορειοανατολικό κομμάτι του πυθμένα του ηφαιστείου και η πιο ψηλή από αυτές φθάνει τα πέντε μέτρα. Η φαρδύτερη έχει διάμετρο 1,5 μέτρα.

Ήδη από το 2006 ήταν γνωστή η ύπαρξη των καμινάδων. Όχι όμως από τι αποτελούνται.  Το 2011 και το 2012, μέλη της Ελληνικής ερευνητικής ομάδας, με επικεφαλής την κ.Παρασκευή Νομικού, που συμμετείχαν σε ωκεανογραφική ερευνητική αποστολή με το E/V Nautilus του αμερικανικού Πανεπιστημίου Rhode Island, συνέλεξαν με υποβρύχιο ρομπότ δείγματα πετρωμάτων-μεταλλευμάτων από αυτές τις καμινάδες,  παγίδευσαν σε δειγματοσυλλέκτες φυσαλίδες από τα αέρια που εκλύονται από τις ρηγματώσεις του πυθμένα και δείγματα θερμού νερού.

Αυτό που έκανε αρχικά μεγάλη εντύπωση στους ειδικούς ήταν ότι στον πυθμένα του ηφαιστείου μέχρι και 10 μέτρα ψηλότερα από αυτόν, δεν υπήρχε ίχνος ζωής. Κανένα μικρό ψάρι, καμία βαθύβια γαρίδα. Μόνο ένα παράξενο πορτοκαλοκόκκινο υλικό, ένα αλλόκοτο  μικροβιακό οικοσύστημα, απλωνόταν παντού. Το διαπερνούσαν  οι φυσαλίδες από τις ρηγματώσεις που αποδείχτηκε ότι εκλύουν μόνο διοξείδιο του άνθρακα μετατρέποντας τον πυθμένα του Κολούμπου σε μία τοξική λίμνη. Η έκρηξη του ηφαιστείου του Κολούμπου, στις 27 Σεπτεμβρίου του 1650 είναι η μοναδική έκρηξη που έχουμε στην Ανατολική Μεσόγειο με ανθρώπινα θύματα.

Οι επιστήμονες έφεραν στην επιφάνεια τα δείγματα από τις καμινάδες και ξεκίνησαν τη πολύπλοκη ανάλυση τους με διάφορες τεχνικές και μηχανήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών και σε ορισμένα εξειδικευμένα εργαστήρια του εξωτερικού, ώστε να προσδιοριστεί η χημική τους σύσταση, να αποκαλυφθούν τα κύρια, δευτερεύοντα στοιχεία και ιχνοστοιχεία που περιείχαν.

Κονιορτοποίησαν μικρά τμήματα από τις καμινάδες και τα αποτελέσματα των αναλύσεων έδειξαν ότι κάτω από το ηφαίστειο βρίσκεται ένα πολύ- μεταλλικό κοίτασμα εν τη γενέσει του.

«Οι αναλύσεις μας έδειξαν την ύπαρξη χρυσού σε περιεκτικότητα που ξενίζει. Η ανώτατη τιμή που μετρήσαμε ήταν 32 γραμμάρια στον τόνο και η μέση τιμή 9 με 10 γραμμάρια στον τόνο», λέει ο κ. Στέφανος Κίλιας. «Η περιεκτικότητα του δείγματος σε άργυρο ήταν 1,910 γραμμάρια στον τόνο. Ακόμα πιο εντυπωσιακή ήταν η συγκέντρωση του αντιμονίου, αυτού του εξαιρετικής σημασίας μετάλλου. Το βρήκαμε στα 22,4 γραμμάρια στον τόνο. Το 2,2% του δείγματος που εξετάσαμε περιείχε αντιμόνιο. Πρόκειται για ποσότητα που ενδεχομένως  να μην έχει καταγραφεί ποτέ άλλοτε στην επιστημονική βιβλιογραφία».

Η ιστορία ξεκινά με σεισμούς και θανάτους. Από το 1649 αλλέπαληλες σεισμικές δονήσεις τάραζαν τη Σαντορίνη χωρίς κανείς εκείνη την εποχή να μπορεί να φανταστεί τι συνέβαινε εφτά χιλιόμετρα βορειοανατολικά του νησιού. Ήταν τα προεόρτια της δημιουργίας ενός μοναδικού ηφαιστείου. Οι σεισμοί «έχτιζαν» σιγά σιγά το χώρο και στις  14 Σεπτεμβρίου 1650, ένα χρόνο μετά, εκδηλώνεται ένας μεγάλος σεισμός και η θάλασσα αρχίζει να αλλάζει χρώμα. Το νερό γίνεται πράσινο και ένα δολοφονικό αέριο διατρέχει την περιοχή σκορπώντας θάνατο. Ήταν το διοξείδιο του άνθρακα που προήλθε από το λιωμένο μάγμα στο φλοιό της Γης??? Βρήκε διέξοδο μέσα από τις σχισμές  του πυθμένα με αυτή τη μορφή.?? Στις 27 Σεπτεμβρίου του ίδιου έτους, λάβα ξεπήδησε από τη θάλασσα και έδωσε στο ηφαίστειο τη μορφή που έχει σήμερα.

Σε αυτή την περιοχή του κεντρικού Αιγαίου, οι γεωδυναμικές διεργασίες είναι μοναδικές. Η καταβύθιση της αφρικανικής λιθοσφαιρικής πλάκας κάτω από την ευρωπαϊκή στο ύψος της Κρήτης, δημιούργησε στην περιοχή της Σαντορίνης δύο μαγματικούς θαλάμους, Έναν κάτω από την καλδέρα στη Σαντορίνη και έναν κάτω από το Κολούμπο. Μέσα από το μάγμα εκλύεται το διοξείδιο του άνθρακα και άλλα αέρια όπως η αμμωνία καθώς και τα μέταλλα με τον χρυσό και το αντιμόνιο που δημιούργησαν τις καμινάδες.

Το πορτοκαλοκόκκινο χρώμα που καλύπτει τον πυθμένα του Κολούμπο προδίδει την αλλόκοτη συμπεριφορά των  μικροοργανισμών που δεν έχει παρατηρηθεί σε άλλο υποθαλάσσιο ηφαίστειο. Ανάμεσα στον μικροβιακό πληθυσμό που κατακλύζει τον πυθμένα του ηφαιστείου, επικρατούν  τα αρχαία, που συνήθως παρατηρούνται   σε υδροθερμικά πεδία βαθιών θαλασσών (3-5 χλμ) εκεί όπου αντίστοιχες καμινάδες εκλύουν μεθάνιο και υδρόθειο. Όμως η βιολόγος Παρασκευή Πολυμενάκου, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Θαλάσσιας Βιολογίας, Βιοτεχνολογίας και Υδατοκαλλιεργειών του ΕΛΚΕΘΕ και μέλος της ερευνητικής ομάδας, πρόσεξε ότι τα συγκεκριμένα αρχαία που επικρατούν στον Κολούμπο, δεν χρησιμοποιούν «συνηθισμένα» αέρια τύπου μεθανίου και υδροθείου όπως συμβαίνει σε άλλες περιπτώσεις όπως στη μεσωκεάνεια ράχη του Ατλαντικού αλλά κάνουν πολύ πιο σοβαρή και ασυνήθιστη δουλειά εκμεταλλευόμενα την αμμωνία που εκλύει ο πυθμένας μαζί με το διοξείδιο του άνθρακα.

«Κάνουν νιτροποίηση της αμμωνίας που εκλύεται από τις καμινάδες, και ταυτόχρονα χρησιμοποιούν και το διοξείδιο του άνθρακα για να παράξουν ενέργεια», λέει η κα. Π. Πολυμενάκου στα ΝΕΑ. Τα αρχαία οξειδώνουν την αμμωνία και την μετατρέπουν σε νιτρικά ιόντα. Παραλληλα, οξειδώνουν τον ανόργανο άνθρακα του διοξειδίου του άνθρακα και τον μετατρέπουν σε οργανικό. Αυτή η διεργασία, που είναι άγνωστο πότε ξεκίνησε, θέτει σε λειτουργία την παραγωγή των σιδηρούχων ορυκτών που παρατηρούνται στον Κολούμπο.

 

Λοραντίτης. Το μοναδικό γνωστό ορυκτό που χρησιμοποιείται στα υποθαλάσσια τηλεσκόπια – μετρημένα στα δάκτυλα του ενός χεριού – για να συλλαμβάνει τα νετρίνα. Τα αινιγματικά αυτά σωματίδια που διατρέχουν το σύμπαν, διαπερνούν πλανήτες, τη Γη, το σώμα μας το έδαφος, μεταφέροντας πληροφορίες από την αρχέγονη νεότητα του σύμπαντος. Υπάρχει λοραντίτης στο Κολούμπο. «Η αίσθηση μας είναι ότι ίσως να υπάρχει αλλά προς το παρόν, από την πρώτη έρευνα που κάναμε, δεν εντοπίσαμε ίχνη ύπαρξης του. Η αναζήτηση όμως τώρα ξεκινά».

Ο Καθηγητής Γεωλογίας-Διευθυντής Μεταπτυχιακού Ωκεανογραφίας κ. Δημήτρης Παπανικολάου τονίζει « Σε αντίθεση με το πνεύμα των καιρών που επικρατεί αρνητική θέση και μιζέρια σε όλα τα θέματα της χώρας ακόμα και σε θέματα εκπαίδευσης και έρευνας στα Πανεπιστήμια, διαμορφώθηκε μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα από γεωλόγους, χημικούς, φυσικούς, βιολόγους σε ένα θέμα αιχμής όπως το υποθαλάσσιο ηφαίστειο του Κολούμπου. Από την μελέτη του υποθαλάσσιου ηφαιστείου, προέκυψε εξαιρετικής επιστημονικής σημασίας νέα γνώση σε ότι αφορά το γεωτεκτονικό, γεωχημικό και βιολογικό περιβάλλον του που συνιστούν μία μοναδικότητα σε παγκόσμιο επίπεδο. Η όλη προσπάθεια έγινε χωρίς καμία ουσιαστική οικονομική ενίσχυση και χωρίς την ύπαρξη σύγχρονου τεχνολογικού εξοπλισμού. Είναι βέβαιο ότι θα συνεχίσουμε την όλη ερευνητική προσπάθεια σε παγκόσμιο ανταγωνιστικό πλαίσιο με παρόμοια αποτελέσματα στο μέλλον».