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Chaminé no campo hidrotermal Logatchev (CMA)
© Universität Bremen 2004

As fontes hidrotermais e a sua exótica fauna foram descobertas na rifte dos Galápagos, no oceano Pacífico apenas em 1977! As fontes hidrotermais encontram-se nas cristas médio-oceânicas e bacias transarco que formam cadeias montanhosas a grandes profundidades. Uma das adaptações mais interessantes da fauna hidrotermal é a sua associaçāo com microorganismos que usam a energia química dos fluídos hidrotermais para produzirem matéria orgânica.

A superfície terrestre é formada por uma série de placas rígidas que se movem em diferentes direcções. Quando duas placas adjacentes se afastam uma da outra, rocha quente e derretida sobe do interior do manto da Terra em direcção à superfície; há uma erupção de lava no fundo do oceano e nova crosta oceânica é formada. Este processo cria cadeias de montanhas vulcânicas submarinas chamadas cristas médio-oceânicas. É aqui que as fontes hidrotermais se encontram.

© ilustração de E. Paul Oberlander, WHOI

A água do mar penetra na crosta terrestre através de falhas e a água fria reage com a rocha quente perto do depósito de magma que alimenta a crista. A temperatura excede os 350°C! A esta temperatura, metais e enxofre presentes nas rochas são dissolvidos e incorporados no fluido. Este fluido hidrotermal volta à superfície (fundo do oceano) carregado com enxofre, hidrogénio, metano, manganésio e metais, mas sem oxigénio nem magnésio. Quando o fluido hidrotermal, que está muito quente, entra em contacto com a água do mar, fria e rica em oxigénio, os metais dissolvidos precipitam. O fluido que emerge é então carregado com partículas de metal que se parecem com fumo preto (daí o nome “black smockers” normalmente usado para descrever fontes hidrotermais, no entanto o “fumo” pode também ser branco, cinzento ou transparente dependendo do material que é expelido). Estas partículas depositam no fundo do oceano formando as chaminés das fontes hidrotermais que podem ter até 40 m de altura!

As fontes hidrotermais foram descobertas pela primeira vez em 1977, no rifte dos Galápagos no Oceano Pacifico. Mas foi só em 1979 que o submersível Alvin mergulhou pela primeira vez em busca de fontes hidrotermais. Bill Normark, do US Geological Survey, e Thierry Juteau, um vulcanologista francês, estavam a bordo do Alvin para o mergulho com o piloto Dudley Foster. O que eles encontraram era espectacular: chaminés emitindo fumo negro, e um exuberante oásis de vida animal na escuridão do fundo do oceano. Esta descoberta foi totalmente inesperada – imagina a surpresa deles! Comunidades de estranhas e maravilhosas criaturas, um mistério, o que é que estes animais usavam como fonte de energia na ausência de luz solar? E como é que sobreviviam na presença de substâncias tóxicas, e nas altas temperaturas das fontes hidrotermais? Os cientistas tinham tanto para aprender.....

© Fotografia de Dudley Foster, WHOI

Desde que as primeiras fontes hidrotermais foram descobertas muitos outros campos hidrotermais foram encontrados nas cristas médio-oceânicas nos oceanos Pacífico, Atlântico e Índico. E muitos mais estão ainda por descobrir! À medida que a exploração dos oceanos se fôr expandindo para locais mais remotos esperamos continuar a descobrir novos campos hidrotermais. Os locais das fontes hidrotermais que até agora foram estudadas estão marcados a cor-de-rosa no mapa a baixo. Dois novos campos hidrotermais foram descobertos em 2005 – um no sul da crista médio-atlântica (ponto amarelo) e outro no sistema de cristas do Árctico (ponto verde) (o campo hidrotermal situado mais a norte até agora encontrado).

1) mexilhões da família Bathymodiolidae, 2) o verme gigante Riftia, 3) Camarão Rimicaris . © Desbruyères, Ifremer/Atos/Ventox

Mais de 300 espécies de diferentes grupos de animais foram encontradas nas fontes hidrotermais. Muitas são exclusivas destes ecossistemas e não poderiam existir fora deles. A composição das comunidades animais difere de fonte hidrotermal para fonte hidrotermal. Por exemplo, as fontes do Pacífico Este são dominadas por vermes gigantes (Riftia), grandes amêijoas brancas (Calyptogena magnifica) e mexilhões (Bathymodiolus). No Atlântico, por outro lado, as fontes hidrotermais são dominadas por densos agregados de camarões e áreas cobertas de mexilhões. Os recentemente explorados campos hidrotermais no Oceano Índico também tinham algumas surpresas para oferecer… enquanto a maioria da fauna é relacionada com a encontrada nas fontes hidrotermais do Pacífico, a espécie dominante é o camarão Rimicaris, muito comum no Atlântico!

Uma das mais fascinates características das comunidades animais que vivem nas fontes hidrotermais é o serem mantidas por bactérias quimioautotróficas. Todos os processos metabólicos, de todos os organismos vivos, requerem uma fonte de energia e uma fonte de carbono para produzir compostos orgânicos que são a base da vida. Até à descoberta das fontes hidrotermais, a fotosíntese era o processo metabólico mais conhecido para a manutenção da vida na Terra. A fotosíntese usa a luz como fonte de energia e CO2 como fonte inorgânica de carbono. Na quimioautotrofia, a fonte de carbono é também inorgânica (CO2), mas a fonte de energia é química, obtida a partir de enxofre ou metano. Assim, os animais das fontes hidrotermais são independentes da luz solar, e por esta razão tem sido sugerido que as fontes hidrotermais possam ter sido o local onde começou a vida na Terra.

© Lutz, Rutgers University

Um dos melhores exemplos de simbiose entre um animal das fontes hidrotermais e as bactérias que o suportam é o do verme gigante Riftia. Estes animais podem ter até 3 metros de comprimento – o que se torna ainda mais impressionante porque eles não têm boca, estômago, intestino ou ânus! Eles sobrevivem exclusivamente da relação simbiótica que têm com as bactérias quimioautotróficas. A pluma do verme, por conter muito sangue, é uma estrutura vermelho-vivo que consegue obter oxigénio e dióxido de carbono da água do mar, e sulfureto de hidrogénio que é expelido das fontes hidrotermais. O verme transporta estes compostos no seu sangue até um órgão, mais abaixo no seu corpo, chamado trofosoma. O trofosoma contém biliões de bactérias que são responsáveis pela vida do verme. As bactérias utilizam o oxigénio, o dióxido de carbono e o sulfureto de hidrogénio para produzir matéria orgânica que nutre tanto as bactérias com o verme gigante. Bem pensado, não?!

São 07h 45min da manhã. Estás a bordo do navio de investigação Atlantis, no meio do oceano. Hoje vais explorar uma fonte hidrotermal, e a sua fauna exuberante, num submersível de investigação. Ontem à noite tiveste o “briefing” do mergulho, no teu bloco de apontamentos tens anotado tudo o que tens que fazer durante o mergulho. Apesar de o submersível ter a forma de um torpedo, o espaço onde tu e os pilotos irão é esférico e feito de titânio. A forma esférica e o metal titânio fazem a melhor combinação para resistir à crescente pressão que o submersível vai sofrer à medida que desce até ao fundo. A pressão aumenta 1 atmosfera a cada 10 metros, assim, se fores a um campo hidrotermal a 2500 m de profundidade, a pressão no exterior do submersível será de ~ 250 atmosferas!

Mergulha até uma fonte hidrotermal no Oceano Pacífico!