Хидротермални извори

Хидротермални извори — пукнатина на морското дно од која се испушта геотермално загреана вода. Хидротермалните отвори најчесто се наоѓаат во близина на вулкански активни места, области каде тектонските плочи се раздвојуваат во центрите за ширење, океанските басени и жариштата. Хидротермалните наоѓалишта се карпи и наоѓалишта на минерална руда настанати со дејство на хидротермални отвори.
Хидротермалните отвори постојат затоа што Земјата е и геолошки активна и има големи количества вода на нејзината површина и во нејзината кора. Под морето, хидротермалните отвори може да формираат одлики наречени црн или бел чад. Во однос на поголемиот дел од длабокото море, областите околу подморските хидротермални отвори се биолошки попродуктивни, честопати домаќини на сложени заедници поттикнати од хемикалиите растворени во течностите. Хемосинтетичките бактерии и археите ја формираат основата на синџирот на исхрана, поддржувајќи различни организми, вклучително и џиновски цевчести црви, школки, и ракчиња. Се смета дека постојат активни хидротермални отвори на Јупитеровата месечина Европа и сатурновата месечина Енкелад, и се шпекулира дека античките хидротермални отвори некогаш постоеле на Марс.
1 Физички својства
Хидротермалните отвори во длабокиот океан обично се формираат долж средноокеанските сртови, како што се Источниот Пацифистички гребен и Средноатлантичкиот гребен. Тоа се локации каде што две тектонски плочи се разминуваат и се формира нова кора.
Водата што се испушта од хидротермалните отвори на морското дно се состои претежно од морска вода вовлечена во хидротермалниот систем блиску до вулканската градба преку раседи и порозни седименти или вулкански слоеви, плус малку магматска вода ослободена од магмата што расте. Во копнените хидротермални системи, поголемиот дел од водата што циркулира во системите на фумароло и гејзер е метеорска вода плус подземна вода која се навлекла во термалниот систем од површината, но исто така обично содржи дел од метаморфна вода, магматска вода. Пропорцијата на секоја варира од место до место.
За разлика од приближно температура на амбиенталната вода на овие длабочини, водата излегува од овие отвори на температури кои се движат од до дури . Поради високиот хидростатички притисок на овие длабочини, водата може да постои или во течна форма или како суперкритична течност на такви температури. Критичната точка на (чиста) вода е при притисок од 218 атмосфери.
Меѓутоа, внесувањето соленост во течноста ја подига критичната точка на повисоки температури и притисоци. Критичната точка на морската вода (3,2 wt. % NaCl) е и 298,5 барови, што одговара на длабочина од ~ 2,960 метри под нивото на морето. Според тоа, ако хидротермална течност со соленост од 3,2 wt. % за NaCl над и 298,5 барови, тоа е суперкритично. Понатаму, се покажало дека соленоста на течностите многу варира поради раздвојувањето на фазата во кората. Критична точка за течности со помала соленост е во услови на пониска температура и притисок од онаа за морската вода, но повисока од онаа за чиста вода. На пример, течност за извор со 2,24 wt. % NaCl соленоста има критична точка и 280,5 барови. Така, водата што излегува од најжешките делови на некои хидротермални отвори може да биде суперкритична течност, која поседува физички својства помеѓу оние на гасот и оние на течноста.
Примери за суперкритично проветрување се наоѓаат на неколку локации. Сестрински Врв,, длабочина 2,966 метри) отвора течности од типот на пареа, разделени во фаза со ниска соленост. Утврдено е дека одржливото проветрување не е суперкритично. Било откриено дека блиската локација, Желкови јами, испушта течност со ниска соленост на , што е над критичната точка на течноста при таа соленост. Местото во Кајманското корито по име Бибе, кое е најдлабоко познато хидротермално место во светот со околу 5,000 метри под нивото на морето, покажало одржливо суперкритично проветрување на и 2,3 wt% NaCl.
Иако суперкритични услови се забележани на неколку места, сè уште не е познато какво значење има, доколку има, суперкритичното проветрување во однос на хидротермалната циркулација, формирањето на минерални наоѓалишта, геохемиските текови или биолошката активност.
Почетните фази започнуваат со таложење на минералниот анхидрит. Сулфидите на бакар, железо и цинк потоа се таложат во празнините на оџакот, што го прави помалку порозен со текот на времето. Израстоци од редот на 30 сантиметри дневно се евидентирани. Истражувањето од април 2007 година на отворите за длабоко море во близина на брегот на Фиџи покажало дека тие отвори се значаен извор на растворено железо.
2 Црн и бел чад
Некои хидротермални отвори формираат приближно цилиндрични структури на оџаци. Тие се формираат од минерали кои се растворени во течноста. Кога презагреаната вода ќе дојде во контакт со морската вода што е речиси замрзната, минералите се таложат за да формираат честички кои ја зголемуваат висината на оџаците. Некои од овие структури на оџаци можат да достигнат висина од 60 м. Пример за таков висок отвор бил „Гозила“, структура на длабокото морско дно во Тихиот Океан во близина на Орегон, која се искачил на 40 метри пред да падне во 1996 година.
Црн чад или отвор за длабоко море е тип на хидротермален извор за проветрување што се наоѓа на морското дно, обично во батијалната зона (со најголема честота во длабочините од 2500 m до 3000 m), но исто така и во помали длабочини, како и подлабоко во абисалната зона. Тие се појавуваат како црни структури слични на оџаци кои испуштаат облак од црн материјал. Тие обично испуштаат честички со високи нивоа на минерали или сулфиди кои содржат сулфур. Црниот чад се формира на полиња широки стотици метри кога прегреана вода од под Земјината кора доаѓа низ дното на океанот (водата може да достигне температури над 400 °C). Оваа вода е богата со растворени минерали од кората, особено со сулфиди. Кога ќе дојде во контакт со студената океанска вода, многу минерали се таложат, формирајќи црна структура слична на оџак околу секој отвор. Депонираните метални сулфиди со текот на времето можат да станат масивни наслаги на сулфидна руда Некои од нив, на делот на Азорите на Средноатлантскиот Гребен се исклучително богати со метал, како што е Виножито со 24.000 μM концентрации на железо.
Црниот чад за првпат бил откриен во 1979 година на Источнопацифистичкиот Гребен од страна на научниците од Институтот за океанографија Скрипс за време на проектот RISE. Тие биле забележани со помош на возилото за длабоко потопување ALVIN од океанографската институција Вудс Хол. Денес, познато е дека тие постојат во Атлантскиот и Тихиот Океан, на просечна длабочина од 2100 г. метри. Најсеверните такви чадаци се кластер од пет наречени замок Локи откриен во 2008 година од страна на научниците од Универзитетот во Берген на 73° северно, на Средноатлантскиот гребен помеѓу Гренланд и Норвешка. Тие се од интерес бидејќи се наоѓаат во постабилна област на Земјината кора, каде што тектонските сили се помали и, следствено, полињата на хидротермалните отвори се поретки. Најдлабоките познати црни чадаци во светот се наоѓаат во Кајманското корито, 5.000 m (3.1 милји) под површината на океанот.
Белите чадаци испуштаат минерали со посветла нијанса, како што се оние што содржат бариум, калциум и силициум. Овие отвори, исто така, имаат тенденција да имаат столбови со пониска температура веројатно затоа што тие се генерално оддалечени од нивниот извор на топлина.
Црно-белите чадаци може да коегзистираат во истото хидротермално поле, но тие генерално претставуваат проксимални (блиски) и дистални (оддалечени) отвори до главната зона на нагорен проток, соодветно. Сепак, белите најмногу одговараат на фазите на опаѓање на таквите хидротермални полиња, бидејќи магматските извори на топлина стануваат постепено пооддалечени од изворот (поради кристализација на магмата) и хидротермалните течности стануваат доминирани од морска вода наместо магматска вода. Минерализирачките течности од овој тип на отвори се богати со калциум и тие формираат доминантно богати со сулфати (т.е. барит и анхидрит) и карбонатни наслаги.
3 Биологија
Животот традиционално се смета дека е поттикнат од енергијата од сонцето, но организмите на длабоко море немаат пристап до сончева светлина, така што биолошките заедници околу хидротермалните отвори мора да зависат од хранливите материи кои се наоѓаат во правливите хемиски наслаги и хидротермалните течности во кои живеат. Претходно, бенталските океанографи претпоставувале дека организмите за проветрување се зависни од морскиот снег, како што се организмите на длабоко море. Ова би ги оставило зависни од животот на растенијата, а со тоа и од сонцето. Некои хидротермални организми навистина го консумираат овој „''дожд''“, но само со таков систем, формите на живот би биле ретки. Меѓутоа, во споредба со околното морско дно, хидротермалните зони имаат густина на организми од 10.000 до 100.000 пати поголема.
Хидротермалните отвори се препознаваат како тип на екосистеми засновани на хемосинтетика (CBE) каде примарната продуктивност е поттикната од хемиски соединенија како извори на енергија наместо светлина ( хемоавтотрофија). Заедниците се способни да одржат такви огромни количини на живот бидејќи организмите таму зависат од хемосинтетичките бактерии за храна. Водата од хидротермалниот отвор е богата со растворени минерали и поддржува голема популација на хемоавтотрофни бактерии. Овие бактерии користат сулфурни соединенија, особено сулфурводород, хемикалија високо токсична за повеќето познати организми, за производство на органски материјал преку процесот на хемосинтеза.
3.1 Биолошки заедници
Така формираниот екосистем се потпира на континуираното постоење на хидротермалното поле како примарен извор на енергија, кој се разликува од повеќето површински животи на Земјата, кои се засноваат на сончевата енергија. Сепак, иако често се вели дека овие заедници постојат независно од сонцето, некои од организмите се всушност зависни од кислородот произведен од фотосинтетичките организми, додека други се анаеробни.
Хемосинтетичките бактерии прераснуваат во густа подлога која привлекува други организми, како што се водоземци и копеподи, кои директно ги пасат бактериите. Поголемите организми, како што се полжавите, ракчињата, раковите, цевчестите црви, рибите (особено јагулата, офидијформите и Symphurus ''thermophilus'') и октоподите (особено ''Vulcanoctopus hydrothermalis''), го формираат примарниот синџир на исхрана и врската пред потрошувачите. Главните семејства на организми пронајдени околу отворите на морското дно се прстенести црви, полжави и ракови, со големи школки и.т.н.
<i>Siboglinidae, кои може да пораснат до над 2 метри високи кај најголемите видови, честопати формираат важен дел од заедницата околу хидротермалниот извор. Тие немаат уста или дигестивен тракт, и како паразитски црви, ги апсорбираат хранливите материи произведени од бактериите во нивните ткива. Околу 285 милијарди бактерии се пронајдени кај цевчестите црви. Тие имаат црвени пердуви кои содржат хемоглобин. Хемоглобинот се комбинира со сулфурводород и го пренесува на бактериите кои живеат во црвот. За возврат, бактериите го хранат црвот со јаглеродни соединенија. Два од видовите кои живеат во хидротермалниот извор се ''Tevnia jerichonana'' и ''Riftia pachyptila''. Една откриена заедница, наречена „''Градот на јагулите''“, се состои претежно од јагулата ''Dysommina rugosa''. Иако јагулите не се невообичаени, безрбетниците обично доминираат во хидротермалните отвори. ''Градот на јагулите'' се наоѓа во близина на вулканскиот конус Ваилулу, Американска Самоа.
Во 1993 година, веќе било познато дека повеќе од 100 видови гастроподи се појавуваат во хидротермалните отвори. Над 300 нови видови се откриени на хидротермалните отвори, многу од нив „''сестрински видови''“ на другите пронајдени во географски одвоени области. Предложено е дека пред северноамериканската плоча да го надвладее сртот на Средноокеанскиот гребен, постоел единствен биогеографски пропустлив регион во источниот Тихи Океан. Последователната бариера за патување ја започнала еволутивната дивергенција на видовите на различни локации. Примерите на конвергентна еволуција видени помеѓу различни хидротермални отвори се сметаат за главна поддршка за теоријата на природна селекција и на еволуцијата како целина.
Иако животот е многу редок на овие длабочини, црните чадаци се центри на цели екосистеми. Сончевата светлина не постои, па многу организми, како што се археите и екстремофилите, ја претвораат топлината, метанот и сулфурните соединенија обезбедени од црните чадаци во енергија преку процес наречен хемосинтеза. Покомплексните форми на живот, како што се школките и цевчестите црви, се хранат со овие организми. Организмите во основата на синџирот на исхрана исто така депонираат минерали во основата на црниот чад, со што го завршуваат животниот циклус.
Вид на фототрофична бактерија е пронајден како живее во близина на црн чад во близина на брегот на Мексико на длабочина од 2,500 метри. Ниту една сончева светлина не продира толку далеку во водите. Наместо тоа, бактериите, дел од семејството Зелени сулфурни бактерии, го користат слабиот сјај за фотосинтеза. Ова е првиот организам откриен во природата кој исклучиво користи светлина различна од сончевата светлина за фотосинтеза.
Во соседството на црните чадаци постојано се откриваат нови и необични видови. Помпејскиот црв ''Alvinella pompejana'', кој е способен да издржи температури до , бил пронајден во 1980-тите и лушпестиот гастропод ''Chrysomallon squamiferum'' во 2001 година за време на експедиција на хидротермалното поле Каиреи во Индискиот Океан. Вториот користи железни сулфиди ( пирит и григит) за структурата на неговите дермални склерити (зацврстени делови од телото), наместо калциум карбонат. Екстремниот притисок од 2500 m вода (приближно 25 мегапаскали или 250 атмосфери) се смета дека игра улога во стабилизирање на железен сулфид за биолошки цели. Овој оклоп веројатно служи како одбрана од отровната радула (заби) на грабливи полжави во таа заедница.
Во март 2017 година, истражувачите објавиле докази за веројатно најстарите форми на живот на Земјата. Наводни фосилизирани микроорганизми биле откриени во хидротермалните талози во појасот Нувуагитук во Квебек, Канада, кои можеби живееле уште пред 4,280 милијарди години, не долго откако се формирале океаните пред 4,4 милијарди години и не долго по формирањето на Земјата пред 4,54 милијарди години.
3.2 Животинско-бактериска симбиоза
Екосистемите за хидротермални извори маат огромна биомаса и продуктивност, но ова се потпира на симбиотските односи што се развиле на отворите. Хидротермалните екосистеми на длабоко море се разликуваат од нивните хидротермални колеги со плитки води и копнени поради симбиозата што се јавува помеѓу домаќините на макробез'рбетниците и хемоавтотрофните микробни симбиони во првите. Бидејќи сончевата светлина не допира до длабоките хидротермални отвори, организмите во длабокоморските хидротермални отвори не можат да добијат енергија од сонцето за да извршат фотосинтеза. Наместо тоа, микробниот живот пронајден во хидротермалните отвори е хемосинтетички; тие го поправаат јаглеродот користејќи енергија од хемикалии како што е сулфидот, наспроти светлосната енергија од сонцето. Со други зборови, симбионтот претвора неоргански молекули (H<sub>2</sub>S, CO<sub>2</sub>, O) во органски молекули кои домаќинот потоа ги користи како исхрана. Сепак, сулфидот е исклучително токсична супстанција за повеќето животи на Земјата. Поради оваа причина, научниците биле вчудовидени кога во 1977 година за прв пат пронашле хидротермални отвори преполни со живот. Она што било откриено е сеприсутната симбиоза на хемоавтотрофите кои живеат во (ендосимбиоза) вентилационите жабри на животните; причината зошто повеќеклеточниот живот е способен да ја преживее токсичноста на системите. Затоа, научниците сега проучуваат како микробиолошките симбиони помагаат во детоксикација на сулфид (затоа дозволувајќи му на домаќинот да ги преживее инаку токсичните услови). Работата на функцијата на микробиомот покажува дека микробиомите поврзани со домаќинот се исто така важни во развојот на домаќинот, исхраната, одбраната од грабливци и детоксикацијата. За возврат, домаќинот му обезбедува на симбионтот хемикалии потребни за хемосинтеза, како што се јаглерод, сулфид и кислород. 
Во раните фази на проучување на животот на хидротермалните отвори, постоеле различни теории во врска со механизмите со кои повеќеклеточните организми се способни да добиваат хранливи материи од овие средини и како тие можат да преживеат во такви екстремни услови. Во 1977 година, било претпоставено дека хемоавтотрофните бактерии на хидротермалните отвори може да бидат одговорни за придонесот во исхраната на школките што се хранат со суспензија.
Конечно, во 1981 година, било разбрано дека стекнувањето на исхраната на џиновските црви се случило како резултат на хемоавтотрофни бактериски ендосимбиони. Како што научниците продолжиле да го проучуваат животот на хидротермалните отвори, било разбрано дека симбиотските врски помеѓу хемоавтотрофите и видовите безрбетници на макрофауната се сеприсутни. На пример, во 1983 година, било потврдено дека ткивото на школката содржи бактериски ендосимбионти; во 1984 година, исто така, откриено е дека батимодиолидните школки и везикомиидните школки носат ендосимбионти.
Меѓутоа, механизмите со кои организмите ги стекнуваат своите симбиони се разликуваат, како и метаболичките односи. На пример, цевчестите црви немаат уста и црева, но имаат „трофозом“, каде што се занимаваат со исхраната и каде се наоѓаат нивните ендосимбиони. Тие, исто така, имаат светло-црвен пердув, кој го користат за навлегување на соединенија како што се O, H<sub>2</sub>S и CO<sub>2</sub>, кои ги хранат ендосимбионите во нивниот трофозом. Неверојатно, цевчестиот (што случајно е причината за светло-црвената боја) е способен да носи кислород без мешање или инхибиција од сулфидот, и покрај фактот што кислородот и сулфидот обично се многу реактивни. Во 2005 година, било откриено дека тоа е можно поради цинковите јони кои го врзуваат водородниот сулфид во хемоглобинот на цевчестите црви, со што го спречуваат сулфидот да реагира со кислородот. Исто така, го намалува ткивото на цевчеста црви од изложеност на сулфидот и им обезбедува на бактериите со сулфид за да извршат хемоавтотрофија. Исто така, откриено е дека цевчестите црви можат да го метаболизираат CO<sub>2</sub> на два различни начини и можат наизменично да се менуваат по потреба како што се менуваат условите на околината.
Во 1988 година, истражувањата потврдиле тиотрофни (сулфид-оксидирачки) бактерии во ''Alvinochonca hessleri''. Со цел да се заобиколи токсичноста на сулфидот, школките прво го претвораат во тиосулфат пред да го пренесат на симбионите. Во случај на подвижни организми како што се алвинокаридните ракчиња, тие мора да ги следат оксичните (богати со кислород) / аноксичните (сиромашни со кислород) средини додека тие флуктуираат во околината.
Организмите кои живеат на работ на полињата за хидротермални отвори, како што се пектинидните раковини, исто така носат ендосимбионти во нивните жабри, и како резултат на тоа, нивната бактериска густина е мала во однос на организмите кои живеат поблиску до отворот. Сепак, зависноста на скалопот од микробиолошкиот ендосимбионт за добивање на нивната исхрана затоа е исто така намалена.
Понатаму, не сите животни домаќини имаат ендосимбионти; некои имаат еписимбиони - симбиони кои живеат на животното за разлика од внатре во животното. Ракчињата пронајдени на отворите во Средноатланскиот гребен некогаш се сметале за исклучок од неопходноста од симбиоза за опстанок на макробез'рбетниците на отворите. Тоа се променило во 1988 година кога било откриено дека носат еписимбиони. Оттогаш, откриени се и други организми на отворите кои носат еписимбионти, како што е ''Lepetodrilis fucensis''.
Понатаму, додека некои симбионти ги намалуваат сулфурните соединенија, други се познати како „''метанотрофи''“ и ги намалуваат јаглеродните соединенија, имено метанот. Батмодиолидните школки се пример кој содржи метанотрофни ендосимбионти; како и да е, вторите најчесто се јавуваат во ладни вдлабнатини за разлика од хидротермалните отвори.
Додека хемосинтезата што се случува во длабоките океани им овозможува на организмите да живеат без сончева светлина во непосредна смисла, тие технички сè уште се потпираат на сонцето за опстанок, бидејќи кислородот во океанот е нуспроизвод на фотосинтезата. Меѓутоа, ако сонцето одеднаш исчезне и фотосинтезата престане да се случува на нашата планета, животот на хидротермалните отвори на длабоко море би можел да продолжи со милениуми (додека кислородот не се исцрпи).
3.3 Теорија за хидротермално потекло на животот
Хемиската и топлинската динамика во хидротермалните отвори ги прави таквите средини многу погодни термодинамички за да се одвиваат процесите на хемиска еволуција. Затоа, флуксот на топлинска енергија е постојан агенс и се претпоставува дека придонел за еволуцијата на планетата, вклучувајќи ја и пребиотичката хемија.
Гинтер Вахтершаузер ја предложил теоријата на светот на железо-сулфур и предложил дека животот можеби потекнува од хидротермалните отвори. Вахтершаузер предложил дека раната форма на метаболизам и претходела на генетиката. Под метаболизам тој подразбирал циклус на хемиски реакции кои ослободуваат енергија во форма што може да се искористи со други процеси.
Предложено е дека синтезата на аминокиселини можела да се случи длабоко во Земјината кора и дека овие аминокиселини последователно биле истрелани заедно со хидротермалните течности во поладни води, каде што пониските температури и присуството на глинени минерали би го поттикнале формирањето на пептиди и протоколи. Ова е атрактивна хипотеза поради изобилството на CH<sub>4</sub> (метан) и NH<sub>3</sub> (амонијак) присутни во хидротермалните региони, состојба што не била обезбедена од примитивната атмосфера на Земјата. Главното ограничување на оваа хипотеза е недостатокот на стабилност на органските молекули на високи температури, но некои сугерираат дека животот би потекнувал надвор од зоните со највисока температура. Постојат бројни видови на екстремофили и други организми кои моментално живеат веднаш околу отворите за длабоко море, што сугерира дека тоа е навистина можно сценарио.
Експерименталните истражувања и компјутерското моделирање покажуваат дека површините на минералните честички во внатрешноста на хидротермалните отвори имаат слични каталитички својства како ензимите и се способни да создадат едноставни органски молекули, како што се метанол (CH<sub>3</sub> OH) и мравја киселина (HCO<sub>2</sub>H). растворен CO<sub>2</sub> во водата.
Се смета дека алкалните хидротермални отвори би можеле да бидат посоодветни за нов живот од црните поради нивните услови на pH.
3.4 Длабока топла биосфера
На почетокот на својот труд „''Длабока топла биосфера''“ од 1992 година, Томас Голд се осврнал на отворите на океаните како поддршка на неговата теорија дека пониските нивоа на земјата се богати со жив биолошки материјал што го наоѓа својот пат до површината. Тој дополнително ги проширил своите идеи во книгата „''Длабока топла биосфера''“.
Една статија за ''производството на абиогени јаглеводороди'' во февруари 2008 година во списанието <i>Science користела податоци од експерименти на хидротермалното поле „Изгубен Град“, пријавувајќи абиотската синтеза на јаглеводороди со мала молекуларна маса од јаглерод диоксид добиен од плашт со присуство на ултрамафични карпи, вода, и умерени количини на топлина.
4 Откривање и истражување
Во 1949 година, истражувањето на длабоки води пријавило аномално топла вода во централниот дел на Црвеното Море. Подоцна работа во 1960-тите го потврдило присуството на жешките води, 60 °C (140 °F). Тие произлегувале од активна пукнатина на подморското дно. Високо солениот карактер на водите не бил гостољубив за живите организми. Солта и придружната кал моментално се под истрага како извор на благородни и основни метали што може да се ископуваат.
Во јуни 1976 година, научниците од Институтот за океанографија „Скрипс“ го добиле првиот доказ за хидротермалните отвори по должината на гребенот Галапагос, преку експедицијата ''Pleiades II'', користејќи го системот за сликање на морското дно ''Deep-Tow''. Во 1977 година, првите научни трудови за хидротермалните отвори биле објавени од научници од Институтот за океанографија Скрипс; Истражувачкиот научник Питер Лонсдејл објавил фотографии направени од камери со длабоко влечење, а докторантката Кетлин Крејн објавила мапи и податоци за температурните аномалии. Транспондери биле распоредени на локацијата, која била наречена „''Clam-bake''“, за да и овозможи на експедицијата да се врати следната година за директни набљудувања со DSV <i>Alvin.
Хемосинтетичките екосистеми кои ги опкружуваат хидротермалните отвори на Галапагос за првпат биле директно забележани во 1977 година, кога група морски геолози финансирани од Националната научна фондација се вратиле на локациите на ''Кламбејк''. Главниот истражувач за потопната студија бил Џек Корлис од Државниот универзитет во Орегон. Корлис и ван Андел од Универзитетот Стенфорд ги набљудувале и земале примероци од отворите и нивниот екосистем на 17 февруари 1977 година, додека нуркале во DSV ''Alvin'', истражувачка потопница управувана од океанографската институција Вудс Хол (''WHOI''). Други научници на истражувачкото крстарење биле Ричард (Дик) Фон Херцен и Роберт Балард, Џек Димонд и Луис Гордон од Државниот универзитет во Орегон, Џон Едмонд и Тања Атвотер од Технолошкиот институт во Масачусетс, Дејв Вилијамс од Геолошкиот институт на САД и Кетлин Крејн од Институт за океанографија. Овој тим ги објавил своите набљудувања за отворите, организмите и составот на течностите за во списанието ''Science''. Во 1979 година, тим од биолози предводени од Ј. Фредерик Грасл се вратиле на истата локација за да ги истражат биолошките заедници откриени две години претходно.
Хидротермалните отвори со висока температура, „''црните чадаци''“, биле откриени во пролетта 1979 година од страна на тим од Институтот за океанографија „Скрипс“ користејќи го ''Алвин''. Експедицијата ''RISE'' го истражувала издигнувањето на Источниот Тихи Океан на 21° северно со цел да тестира геофизичко мапирање на морското дно со ''Алвин'' и да најде друго хидротермално поле надвор од отворите на Галапагос. Експедицијата била предводена од Фред Спис и Кен Мекдоналд и вклучувала учесници од САД, Мексико и Франција. Регионот за нуркање бил избран врз основа на откритието на насипи од сулфидни минерали на морското дно од страна на француската експедиција ''CYAMEX'' во 1978 година. Пред операциите за нуркање, членот на експедицијата Роберт Балард открил аномалии на температурата на водата блиску до дното. Првото нуркање било насочено кон една од тие аномалии. Во неделата на Велигден на 15 април 1979 година за време на нуркањето на ''Алвин'' на 2600 метри, Роџер Ларсон и Брус Луендик пронашле хидротермално поле со биолошка заедница слична на отворите на Галапагос. На следното нуркање на 21 април, Вилијам Нормарк и Тиери Жуто ги откриле отворите за висока температура кои испуштаат црни минерални млазови честички од оџаците; црните чадаци. По ова, Мекдоналд и Џим Ајкен поставиле температурна сонда до ''Алвин'' за да ја измери температурата на водата на отворите. Овде биле забележани највисоките температури на хидротермалните отвори на длабоко море (380±30 °C). Анализата на материјалот и оџаците што ги хранеле откриле дека талогот од железен сулфид се вообичаени минерали во „чадот“ и ѕидовите на оџаците.
Во 2005 година, ''Neptune Resources NL'', компанија за истражување на минерали, аплицирала и добила 35.000 km <sup>2</sup> од правата за истражување на лакот Кермадек во ексклузивната економска зона на Нов Зеланд за истражување на масивни наоѓалишта на сулфиди на морското дно, потенцијален нов извор на сулфиди на олово - цинк - бакар формирани од модерни хидротермални полиња. Откривањето на отворот во Тихиот Океан на брегот на Костарика, наречено хидротермално поле ''Медуза'' (по Медуза од грчката митологија), било објавено во април 2007 година. Хидротермалното поле ''Ашадзе'' (13°N на средноатлантскиот гребен, надморска височина -4200 м) било најдлабокото познато високотемпературно хидротермално поле до 2010 година, кога хидротермалниот столб што произлегувал од локацијата ''Бибе'' (, кота -5000 м) бил откриен од група научници од лабораторијата за млазен погон на НАСА и океанографската институција Вудс Хол. Оваа локација се наоѓа на 110 км дилжина, ултрабавно се шири Средниот Кајмански гребен во рамките на Кајманското корито. На почетокот на 2013 година, најдлабоките познати хидротермални отвори биле откриени во Карипското Море на длабочина од речиси 5,000 метри.
Океанографите ги проучуваат вулканите и хидротермалните отвори на средишниот океански гребен Хуан де Фука каде тектонските плочи се оддалечуваат една од друга.
Во моментов се истражуваат хидротермални отвори и други геотермални манифестации во Долна Калифорнија Сур, Мексико.
5 Распространетост
Хидротермалните отвори се распоредени по должината на границите на Земјината плоча, иако тие исто така може да се најдат на места во внатрешноста на плочата, како што се вулканите на жариштето. Почнувајќи од 2009 година, имало околу 500 познати активни подморнички хидротермални полиња, а околу половина се визуелно забележани на морското дно, а другата половина се сомнителни од индикаторите. Програмската канцеларија на ''InterRidge'' е домаќин на .
]
Роџерс и неговите соработници (2012) препознале најмалку 11 биогеографски провинции на хидротермални системи:
# провинција Средноатлантски Гребен,
# провинција Источношкотски Гребен,
# северна провинција Источнопацифистички Гребен,
# централна провинција Источнопацифистички Гребен,
# јужна провинција Источнопацифистички Гребен,
# јужно од Велигденската микроплоча,
# Провинција Индиски Океан,
# четири провинции во западниот Тихи Океан и многу повеќе.
6 Експлоатација
Хидротермалните отвори, во некои случаи, довеле до формирање на експлоатбилни минерални ресурси преку таложење на масивни сулфидни наоѓалишта на морското дно. Рудното тело на планината Иса сместено во Квинсленд, Австралија, е одличен пример за тоа. Многу хидротермални отвори се богати со кобалт, злато, бакар и метали од ретки земји неопходни за електронските компоненти. Се смета дека хидротермалното проветрување на архејското морско дно формирало железни формации со ленти од типот Алгома кои биле извор на железна руда.
Неодамна, компаниите за истражување на минерали, поттикнати од зголемената ценовна активност во секторот на основни метали во средината на 2000-тите, го свртеле своето внимание кон екстракција на минерални ресурси од хидротермалните полиња на морското дно. Теоретски, можни се значителни намалувања на трошоците.
Во земји како Јапонија каде минералните ресурси примарно се изведени од меѓународен увоз, постои посебен притисок за екстракција на минерални ресурси на морското дно. Првото „''големо''“ ископување во светот на минерални наоѓалишта било спроведено од Јапонската Национална корпорација за нафта, гас и метали (''JOGMEC'') во август - септември 2017 година. ''JOGMEC'' ја спровела оваа операција користејќи го истражувачкиот брод Хакуреи. Ова ископување било спроведено на полето „''Изена''“ во рамките на хидротермално активниот слив со заден лак познат како корито на Окинава кое содржи 15 потврдени полиња според базата на податоци ''InterRidge Vents''.
Две компании моментално се ангажирани во доцните фази на започнување со ископување масивни сулфиди на морското дно. ''Nautilus Minerals'' е во напредна фаза на започнување на екстракција од своето наоѓалиште Солвара, во архипелагот Бизмарк, а ''Нептун Минералс'' е во порана фаза со своето наоѓалиште Румбл II Запад, сместено на лакот Кермадек, во близина на островите Кермадек. Двете компании предлагаат користење на модифицирана постоечка технологија. ''Nautilus Minerals'', во партнерство со <i>Placer Dome успеала во 2006 година да врати над 10 метрички тони минирани сулфиди на морското дно, како први во светот. ''Нептун Минералс'' во 2007 година успеал да поврати примероци од седиментот на сулфиди на морското дно со помош на модифицирана пумпа за вшмукување на нафтата, исто така за првпат во светот.
Потенцијалното ископување на морското дно има влијанија врз животната средина, вклучително и прашина од рударските машини кои влијаат на организмите кои се хранат со филтри, колабирање или повторно отворање на отворите, ослободување на метан клатрат или дури и подокеански лизгања на земјиштето. Во моментов, двете горенаведени компании се ангажираат во голема количина на работа за да се осигури дека потенцијалните влијанија врз животната средина од ископувањето на морското дно се добро разбрани и дека се спроведуваат контролни мерки, пред да започне експлоатацијата. Сепак, овој процес е веројатно попречен од непропорционалната дистрибуција на истражувачки напор меѓу екосистемите: најдобро проучените и разбрани хидротермални екосистеми не се претставителни за оние наменети за рударство.
Во минатото биле направени обиди да се искористат минералите од морското дно. Во 1960-тите и 70-тите години се забележува голема активност (и расходи) во обновувањето на манганска нодула од абисалните рамнини, со различен степен на успех. Сепак, ова покажува дека обновувањето на минералите од морското дно е можно. Ископувањето на манганска нодула служело како насловна приказна за деталниот обид во 1974 година на ЦИА да ја подигне потопената советска подморница <i>К-129. Операцијата била позната како Проект Азориан, а насловната приказна на морското дно можеби послужила како поттик да се поттикнат други компании да направат сличен обид.
7 Конзервација
Зачувувањето на хидротермалните отвори е предмет на понекогаш жестока дискусија во океанографската заедница во последните 20 години. Било посочено дека можеби оние кои предизвикуваат најголема штета на овие прилично ретки живеалишта се научниците. Имало обиди да се склучат договори за однесувањето на научниците кои ги истражуваат местата, но иако постои договорен кодекс на пракса, сè уште нема формален меѓународен и правно обврзувачки договор.