Οι επιστήμονες κατασκεύασαν έναν καταψύκτη που λειτουργεί στη βαθιά θάλασσα

Αυτό το άρθρο παρουσιάστηκε αρχικά στο


Περιοδικό Hakai

,

μια διαδικτυακή δημοσίευση για την επιστήμη και την κοινωνία στα παράκτια οικοσυστήματα. Διαβάστε περισσότερες ιστορίες όπως αυτή στο

hakaimagazine.com

.

Κατά τη διάρκεια των καταιγιστικών καλοκαιριών της Ιαπωνίας, τίποτα δεν χτυπάει στο σημείο όπως ένα παγωμένο πορτοκάλι. Το δημοφιλές κέρασμα, γνωστό ως

reito mikan

, έχει υπέροχη γεύση όταν φτιάχνεται στο σπίτι. Αλλά έχει ακόμα καλύτερη γεύση όταν γίνεται 850 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού. «Λίγο αλμυρό, αλλά εξαιρετικά νόστιμο», λέει ο Shinsuke Kawagucci, γεωχημικός βαθέων υδάτων στην Ιαπωνική Υπηρεσία Επιστήμης και Τεχνολογίας της Θαλάσσιας Γης.

Το κατεψυγμένο φρούτο ήταν προϊόν ενός ιδιαίτερα γευστικού επιστημονικού πειράματος. Το 2020, ο Kawagucci και οι συνάδελφοί του σχεδίασαν έναν εξαιρετικά ασυνήθιστο καταψύκτη — έναν καταψύκτη που κατασκευάστηκε για να λειτουργεί υπό την έντονη πίεση της βαθιάς θάλασσας. Το παγωμένο πορτοκάλι, παγωμένο στα βάθη του κόλπου Sagami της Ιαπωνίας, ήταν η απόδειξη ότι κάτι τέτοιο είναι ακόμη δυνατό.

Το πρωτότυπο καταψύκτη βαθέων υδάτων του Kawagucci και των συναδέλφων του είναι ουσιαστικά ένας σωλήνας ανθεκτικός στην πίεση με μια θερμοηλεκτρική συσκευή ψύξης μέσα. Τρέχοντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ενός ζεύγους ημιαγωγών, η συσκευή δημιουργεί μια διαφορά θερμοκρασίας χάρη σε ένα φαινόμενο γνωστό ως

το φαινόμενο Peltier

. Η συσκευή μπορεί να κρυώσει το περιεχόμενό της έως τους -13 °C—πολύ κάτω από το σημείο πήξης του θαλασσινού νερού. Επειδή δεν απαιτεί υγρό άζωτο ή ψυκτικά μέσα για την ψύξη του περιβλήματός του, ο καταψύκτης μπορεί να κατασκευαστεί τόσο συμπαγής όσο και με ελάχιστη τεχνική ικανότητα.

Με μερικές προσαρμογές, ο Kawagucci και οι συνεργάτες του

γράψτε σε μια πρόσφατη εφημερίδα

, ο πρωτότυπος καταψύκτης τους μπορεί να είναι κάτι περισσότερο από μια φανταχτερή μηχανή σνακ. Προσφέροντας έναν τρόπο παγώματος δειγμάτων σε βάθος, μια τέτοια συσκευή θα μπορούσε να βελτιώσει την ικανότητα των επιστημόνων να μελετούν τη ζωή στα βαθιά.

Το να σηκώνετε ζώα από τα βάθη είναι συχνά μια καταστροφική υπόθεση που μπορεί να τα αφήσει κατεστραμμένα και παραμορφωμένα. Το καλύτερο παράδειγμα είναι η λεία κεφαλή σταγονόψαρα, ένα θλιβερό, δύσμορφο κομμάτι ενός ψαριού που πήρε το όνομά του από το σχήμα που μοιάζει με σταγόνες που παίρνει όταν ξεκολλάει από το σπίτι του πάνω από 1.000 μέτρα πιο κάτω. (Στο βιότοπό του στα βαθιά, τα ψάρια

μοιάζει με πολλά άλλα ψάρια

και δύσκολα ανταποκρίνεται στο όνομά του.)

Αν και οι επιστήμονες έχουν σχεδιάσει στο παρελθόν εργαλεία για να κρατούν τα δείγματα βαθέων υδάτων κρύα στο δρόμο τους προς την επιφάνεια, ο νέος πρωτότυπος καταψύκτης είναι η πρώτη συσκευή που μπορεί να παγώσει δείγματα σε βαθιά θάλασσα. Ομοίως, υπάρχουν και άλλα εργαλεία που

επιτρέψει στους επιστήμονες να συλλέγουν πλάσματα από τα βαθιά χωρίς να βλάψουν

όπως

θάλαμοι συλλογής υπό πίεση

. Ωστόσο, αυτά συχνά δεν λειτουργούν καλά για μικρά και μαλακά ζώα βαθέων υδάτων που είναι επιρρεπή σε θάνατο και αποσύνθεση όταν διατηρούνται σε τέτοια δοχεία για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα – μια συχνά αναπόφευκτη πραγματικότητα, λέει ο Luiz Rocha, επιμελητής ιχθυολογίας στην Ακαδημία Επιστημών της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο. «Μπορεί να χρειαστούν ώρες για να εμφανιστούν δείγματα», λέει ο Rocha.

Μια συσκευή που παγώνει πρώτα δείγματα θα απέτρεπε την υποβάθμιση, επιτρέποντας καλύτερη επιστημονική ανάλυση των πάντων, από την ανατομία μέχρι την έκφραση γονιδίων. Ενώ η διαδικασία κατάψυξης αναμφίβολα θα βλάψει τους ιστούς ορισμένων από τις πιο ευαίσθητες μορφές ζωής του βαθέος, τα δείγματα που έχουν υποστεί ζημιά από την κατάψυξη τείνουν να είναι πιο χρήσιμα για τους επιστήμονες από τα δείγματα που έχουν υποστεί βλάβη από την αποσύνθεση – τουλάχιστον όταν πρόκειται για ανάλυση DNA.

Ο πρωτότυπος καταψύκτης χρειάζεται πάνω από μία ώρα για να παγώσει ένα δείγμα, το οποίο είναι πιθανότατα «πολύ αργό για να είναι γενικά χρήσιμο», λέει ο Steve Haddock, θαλάσσιος βιολόγος στο Ερευνητικό Ινστιτούτο Monterey Bay Aquarium στην Καλιφόρνια που μελετά τη βιοφωταύγεια σε μέδουσες και κενοφόρα. Κάθε λεπτό εξερεύνησης βαθέων υδάτων είναι πολύτιμο, λέει. «Τυπικά ξοδεύουμε τον χρόνο μας ψάχνοντας για ζώα και τα βγάζουμε στην επιφάνεια σε εξαιρετική φόρμα χρησιμοποιώντας μονωμένους θαλάμους». Ωστόσο, εάν μπορούσε να βελτιωθεί ο χρόνος κατάψυξης, ο Haddock πιστεύει ότι μια τέτοια συσκευή θα μπορούσε να είναι «ενδυναμωτική» για όσους μελετούν πλάσματα βαθέων υδάτων που είναι εξαιρετικά ευαίσθητα στις αλλαγές της πίεσης και της θερμοκρασίας, όπως τα μικρόβια που ζουν σε υδροθερμικές οπές.

Ο Kawagucci λέει ότι αυτός και η ομάδα του σχεδιάζουν να βελτιώσουν τον καταψύκτη τους πριν τον δοκιμάσουν σε οποιοδήποτε ζωντανό δείγμα. Ελπίζει όμως ότι με τέτοιες βελτιώσεις, το εργαλείο τους θα δώσει στους επιστήμονες έναν τρόπο να συλλέξουν ακόμη και τους πιο ευαίσθητους οργανισμούς των βαθέων υδάτων.

Εν τω μεταξύ, ο Kawagucci είναι χαρούμενος που η συσκευή του απέδειξε ότι είναι δυνατή η κατάψυξη βαθέων υδάτων από ένα θερμοηλεκτρικό ψυγείο. «Σε όλη την ιστορία της Γης, πάγος δεν υπήρξε ποτέ στα βαθιά θαλάσσια βάθη», λέει. «Ήθελα να είμαι το πρώτο άτομο που θα δημιουργήσει και θα δει τον πάγο στη βαθιά θάλασσα με τον καταψύκτη μου». Και όταν τελικά βύθισε τα δόντια του σε αυτό το πικάντικο, αλμυρό, γλυκό reito mikan

,

«Ένα από τα όνειρά μου έγινε πραγματικότητα».

Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στο

Περιοδικό Hakai

και αναδημοσιεύεται εδώ με άδεια.