Chimenea hidrotermal

Las chimeneas hidrotermales son fisuras en el lecho marino de las que emana agua calentada geotérmicamente . Se encuentran comúnmente cerca de zonas volcánicamente activas, áreas donde las placas tectónicas se separan en dorsales oceánicas , cuencas oceánicas y puntos calientes . ^{[ 1 ]} La dispersión de fluidos hidrotermales por todo el océano global en los sitios de chimeneas activas crea plumas hidrotermales. Los depósitos hidrotermales son rocas y depósitos de mena mineral formados por la acción de las chimeneas hidrotermales.

Las fuentes hidrotermales existen debido a la actividad geológica de la Tierra y a la gran cantidad de agua presente en su superficie y en su corteza. Bajo el mar, pueden formar estructuras llamadas chimeneas negras o blancas, que aportan una amplia gama de elementos a los océanos del mundo, contribuyendo así a la biogeoquímica marina global . En comparación con la mayor parte de las profundidades marinas, las áreas alrededor de las fuentes hidrotermales son biológicamente más productivas, albergando a menudo comunidades complejas alimentadas por los compuestos químicos disueltos en los fluidos de las chimeneas. Las bacterias y arqueas quimiosintéticas que se encuentran alrededor de las fuentes hidrotermales forman la base de la cadena alimentaria , sustentando diversos organismos, como gusanos tubícolas gigantes , almejas, lapas y camarones. Se cree que existen fuentes hidrotermales activas en Europa , la luna de Júpiter , y en Encélado , la luna de Saturno , ^{[ 2 ] [ 3 ]} y se especula que alguna vez existieron antiguas fuentes hidrotermales en Marte . ^{[ 1 ] [ 4 ]}

Se ha planteado la hipótesis de que las fuentes hidrotermales fueron un factor importante en el inicio de la abiogénesis y la supervivencia de la vida primitiva . Se ha demostrado que las condiciones de estas fuentes favorecen la síntesis de moléculas esenciales para la vida. Algunas evidencias sugieren que ciertas fuentes, como las hidrotermales alcalinas o las que contienen _CO₂ supercrítico , son más propicias para la formación de estas moléculas orgánicas . Sin embargo, el origen de la vida es un tema ampliamente debatido y existen numerosos puntos de vista divergentes.

Las chimeneas hidrotermales en las profundidades oceánicas suelen formarse a lo largo de las dorsales oceánicas , como la Dorsal del Pacífico Oriental y la Dorsal Mesoatlántica . Se trata de zonas donde dos placas tectónicas divergen y se forma nueva corteza. ^{[ 5 ]}

El agua que emana de las chimeneas hidrotermales del fondo marino consiste principalmente en agua de mar que ingresa al sistema hidrotermal cerca del edificio volcánico a través de fallas y sedimentos porosos o estratos volcánicos, además de algo de agua magmática liberada por el magma ascendente . ^{[ 1 ]} En tierra, la mayor parte del agua que circula dentro de los sistemas de fumarolas y géiseres es agua meteórica y agua subterránea que se ha filtrado hacia el sistema hidrotermal desde la superficie, pero también suele contener una porción de agua metamórfica , agua magmática y salmuera de formación sedimentaria liberada por el magma. La proporción de cada una varía de un lugar a otro.

En contraste con la temperatura ambiente del agua de aproximadamente 2 °C (36 °F) a estas profundidades, el agua emerge de estas chimeneas a temperaturas que van desde 60 °C (140 °F) ^{[ 6 ]} hasta 464 °C (867 °F) ^{[ 7 ] [ 8 ]} . Debido a la alta presión hidrostática a estas profundidades, el agua puede existir en estado líquido o como fluido supercrítico a tales temperaturas ^{[ 5 ]} . El punto crítico del agua (pura) es de 375 °C (707 °F) a una presión de 218 atmósferas .         

Sin embargo, introducir salinidad en el fluido eleva el punto crítico a temperaturas y presiones más altas. El punto crítico del agua de mar (3,2 % en peso  de NaCl) es de 407 °C (765 °F) y 298,5 bares, ^{[ 9 ]} correspondiente a una profundidad de ~ 2960 m (9710 pies) por debajo del nivel del mar. En consecuencia, si un fluido hidrotermal con una salinidad de 3,2 % en peso de NaCl se ventila por encima de 407 °C (765 °F) y 298,5 bares, es supercrítico. Además, se ha demostrado que la salinidad de los fluidos de ventilación varía ampliamente debido a la separación de fases en la corteza. ^{[ 10 ]} El punto crítico para fluidos de menor salinidad se encuentra en condiciones de temperatura y presión más bajas que las del agua de mar, pero más altas que las del agua pura. Por ejemplo, un fluido de ventilación con un 2,24 % en peso de NaCl La salinidad % NaCl tiene su punto crítico a 400 °C (752 °F) y 280,5 bares. Por lo tanto, el agua que emerge de las partes más calientes de algunas chimeneas hidrotermales puede ser un fluido supercrítico , con propiedades físicas intermedias entre las de un gas y las de un líquido . ^{[ 7 ] [ 8 ]}             

Se han encontrado ejemplos de ventilación supercrítica en varios sitios. Sister Peak (Campo hidrotermal Comfortless Cove, 4°48′S 12°22′W / 4.800°S 12.367°W / -4.800; -12.367 , profundidad 2,996 m o 9,829 ft ) emite fluidos de tipo vapor con separación de fases y baja salinidad . No se encontró que la ventilación sostenida fuera supercrítica, pero una inyección breve de 464 °C (867 °F) estuvo muy por encima de las condiciones supercríticas. En un sitio cercano, Turtle Pits, se encontró que la ventilación de fluido de baja salinidad se realizaba a 407 °C (765 °F) , que está por encima del punto crítico del fluido a esa salinidad. Un sitio de ventilación en la Fosa de Caimán llamado Beebe , que es el sitio hidrotermal conocido más profundo del mundo a ~ 5000 m (16 000 pies) bajo el nivel del mar, ha mostrado ventilación supercrítica sostenida a 401 °C (754 °F) y 2,3 % en peso de NaCl. ^{[ 11 ]}          

Aunque se han observado condiciones supercríticas en varios lugares, aún se desconoce qué importancia, si la hay, tiene la emisión supercrítica en términos de circulación hidrotermal, formación de depósitos minerales, flujos geoquímicos o actividad biológica.

Las etapas iniciales de una chimenea hidrotermal comienzan con la deposición del mineral anhidrita . Posteriormente, los sulfuros de cobre , hierro y zinc precipitan en las grietas de la chimenea, lo que la hace menos porosa con el tiempo. Se han registrado crecimientos de chimeneas hidrotermales del orden de 30 cm (1 pie) por día. ^{[ 12 ]} Una exploración realizada en abril de 2007 de las chimeneas hidrotermales de aguas profundas frente a la costa de Fiji reveló que estas chimeneas son una fuente importante de hierro disuelto (véase ciclo del hierro ). ^{[ 13 ]}  

Algunas chimeneas hidrotermales forman estructuras aproximadamente cilíndricas. Estas se forman a partir de minerales disueltos en el fluido de la chimenea. Cuando el agua sobrecalentada entra en contacto con el agua de mar casi congelada, los minerales precipitan formando partículas que aumentan la altura de las chimeneas. Algunas de estas estructuras pueden alcanzar alturas de 60 m (200 pies) . ^{[ 14 ]} Un ejemplo de una chimenea tan imponente fue "Godzilla", una estructura en el fondo marino profundo del Océano Pacífico cerca de Oregón que se elevó a 40 m (130 pies) antes de colapsar en 1996. ^{[ 15 ]}    

fumadores negros

Un fumador negro o chimenea hidrotermal de aguas profundas es un tipo de chimenea hidrotermal que se encuentra en el lecho marino , típicamente en la zona batial (con mayor frecuencia en profundidades de 2500 a 3000 m (8200 a 9800 pies) ), pero también en profundidades menores, así como en zonas más profundas de la zona abisal . ^{[ 1 ]} Aparecen como estructuras negras, similares a chimeneas, que emiten una nube de material negro. Los fumadores negros suelen emitir partículas con altos niveles de minerales que contienen azufre, o sulfuros. Los fumadores negros se forman en campos de cientos de metros de ancho cuando el agua sobrecalentada de debajo de la corteza terrestre llega a través del fondo oceánico (el agua puede alcanzar temperaturas superiores a 400 °C (752 °F) ). ^{[ 1 ]} Esta agua es rica en minerales disueltos de la corteza, principalmente sulfuros . Cuando entra en contacto con el agua fría del océano, muchos minerales precipitan, formando una estructura negra, similar a una chimenea, alrededor de cada chimenea. Las chimeneas se engrosan debido a la conducción de calor, lo que favorece la cristalización. ^{[ 16 ]} Los sulfuros metálicos depositados pueden convertirse con el tiempo en depósitos masivos de mineral de sulfuro . Algunas chimeneas hidrotermales negras a lo largo del segmento de las Azores de la Dorsal Mesoatlántica son excepcionalmente ricas en metales ; por ejemplo, los fluidos hidrotermales del Campo de Ventilación Rainbow contienen hasta 24 000 μM de hierro disuelto . ^{[ 17 ]}     

Las chimeneas negras fueron descubiertas por primera vez en 1979 en la Dorsal del Pacífico Oriental por científicos de la Institución Scripps de Oceanografía durante el Proyecto RISE . ^{[ 18 ]} Fueron observadas utilizando el vehículo de inmersión profunda ALVIN de la Institución Oceanográfica Woods Hole . Ahora, se sabe que existen chimeneas negras en los océanos Atlántico y Pacífico , a una profundidad promedio de 2100 m (6900 pies) . Las chimeneas negras más septentrionales son un grupo de cinco llamadas Castillo de Loki , ^{[ 19 ]} descubiertas en 2008 por científicos de la Universidad de Bergen a 73°N , en la Dorsal Mesoatlántica entre Groenlandia y Noruega . Estas chimeneas negras son de interés porque se encuentran en un área más estable de la corteza terrestre, donde las fuerzas tectónicas son menores y, en consecuencia, los campos de respiraderos hidrotermales son menos comunes. ^{[ 20 ]} Las chimeneas hidrotermales más profundas conocidas del mundo se encuentran en la Fosa de Caimán , a 5000 m (3,1 millas) por debajo de la superficie del océano. ^{[ 21 ]}    

fumadores blancos

Las chimeneas humeantes blancas emiten minerales de tonalidad más clara, como los que contienen bario , calcio y silicio . Estas chimeneas también tienden a tener columnas de humo de menor temperatura, probablemente porque generalmente están alejadas de su fuente de calor. ^{[ 1 ]}

Las chimeneas negras y blancas pueden coexistir en el mismo campo hidrotermal, pero generalmente representan respiraderos proximales (cercanos) y distales (distantes) a la zona principal de flujo ascendente, respectivamente. Sin embargo, las chimeneas blancas corresponden principalmente a las etapas de declive de dichos campos hidrotermales, a medida que las fuentes de calor magmático se alejan progresivamente de la fuente (debido a la cristalización del magma) y los fluidos hidrotermales pasan a estar dominados por agua de mar en lugar de agua magmática. Los fluidos mineralizantes de este tipo de respiradero son ricos en calcio y forman depósitos predominantemente ricos en sulfatos (es decir, barita y anhidrita ) y carbonatos . ^{[ 1 ]}

Las plumas hidrotermales son entidades fluidas que se manifiestan donde los fluidos hidrotermales son expulsados ​​a la columna de agua suprayacente en sitios de ventilación hidrotermal activos. ^{[ 22 ]} Dado que los fluidos hidrotermales suelen presentar propiedades físicas (p. ej., temperatura , densidad ) y químicas (p. ej., pH , Eh , iones principales) distintas a las del agua de mar , las plumas hidrotermales presentan gradientes físicos y químicos que promueven varios tipos de reacciones químicas, incluidas reacciones de oxidación-reducción y reacciones de precipitación . ^{[ 22 ]}

Los fluidos de las chimeneas hidrotermales presentan temperaturas (~40 a >400  °C) muy superiores a las del agua de mar del fondo oceánico (~4  °C), lo que significa que el fluido hidrotermal es menos denso que el agua de mar circundante y ascenderá a través de la columna de agua debido a la flotabilidad , formando una pluma hidrotermal; por lo tanto, la fase durante la cual las plumas hidrotermales ascienden a través de la columna de agua se conoce como la fase de "pluma flotante". ^{[ 22 ]} Durante esta fase, las fuerzas de cizallamiento entre la pluma hidrotermal y el agua de mar circundante generan un flujo turbulento que facilita la mezcla entre los dos tipos de fluidos, lo que diluye progresivamente la pluma hidrotermal con agua de mar. ^{[ 22 ]} Finalmente, los efectos combinados de la dilución y el ascenso hacia agua de mar suprayacente progresivamente más cálida (menos densa) harán que la pluma hidrotermal se vuelva de flotabilidad neutra a cierta altura sobre el fondo marino; por lo tanto, esta etapa de la evolución de la pluma hidrotermal se conoce como la fase de "pluma no flotante". ^{[ 22 ]} Una vez que la columna tiene flotabilidad neutra, ya no puede seguir ascendiendo a través de la columna de agua y, en cambio, comienza a extenderse lateralmente por todo el océano, potencialmente a lo largo de varios miles de kilómetros. ^{[ 23 ]}

Las reacciones químicas ocurren simultáneamente con la evolución física de las plumas hidrotermales. Mientras que el agua de mar es un fluido relativamente oxidante, los fluidos de las chimeneas hidrotermales suelen ser de naturaleza reductora. ^{[ 22 ]} En consecuencia, los compuestos químicos reducidos como el hidrógeno gaseoso , el sulfuro de hidrógeno , el metano , el Fe ²⁺ y el Mn ²⁺ que son comunes en muchos fluidos de chimeneas reaccionarán al mezclarse con el agua de mar. En fluidos con altas concentraciones de H ₂ S, los iones metálicos disueltos como el Fe ²⁺ y el Mn ²⁺ precipitan fácilmente como minerales de sulfuro metálico de color oscuro (ver "chimeneas negras"). ^{[ 22 ]} Además, el Fe ²⁺ y el Mn ^{2+ arrastrados dentro de la pluma hidrotermal eventualmente se oxidarán para formar} minerales de (oxi)hidróxido de Fe y Mn insolubles . ^{[ 24 ]} Por esta razón, se ha propuesto que el "campo cercano" hidrotermal se refiera a la región de la pluma hidrotermal que experimenta oxidación activa de metales, mientras que el término "campo lejano" se refiere a la región de la pluma dentro de la cual ha ocurrido la oxidación completa del metal. ^{[ 23 ]}

biogeoquímica oceánica

Las plumas hidrotermales representan un mecanismo importante a través del cual los sistemas hidrotermales influyen en la biogeoquímica marina . Las chimeneas hidrotermales emiten una amplia variedad de metales traza al océano, incluyendo Fe , Mn , Cr , Cu , Zn , Co , Ni , Mo , Cd , V y W , ^{[ 26 ]} muchos de los cuales tienen funciones biológicas. ^{[ 27 ]} Numerosos procesos físicos y químicos controlan el destino de estos metales una vez que son expulsados ​​a la columna de agua. Según la teoría termodinámica , ^Fe²⁺ y Mn²⁺ ^deberían oxidarse en el agua de mar para formar precipitados insolubles de (oxi)hidróxido metálico; sin embargo, la complejación con compuestos orgánicos y la formación de coloides y nanopartículas pueden mantener estos elementos sensibles al redox suspendidos en solución lejos del sitio de la chimenea. ^{[ 22 ] [ 24 ]}

Fe y Mn suelen tener las concentraciones más altas entre los metales en los fluidos hidrotermales ácidos, ^{[ 26 ]} y ambos tienen importancia biológica, particularmente Fe, que suele ser un nutriente limitante en los ambientes marinos. ^{[ 27 ]} Por lo tanto, el transporte de campo lejano de Fe y Mn a través de la complejación orgánica puede constituir un mecanismo importante del ciclo de metales oceánicos. ^{[ 23 ]} Además, las chimeneas hidrotermales aportan concentraciones significativas de otros metales traza biológicamente importantes al océano, como Mo, que puede haber sido importante en la evolución química temprana de los océanos de la Tierra y en el origen de la vida (véase "teoría del origen hidrotermal de la vida"). ^{[ 26 ] [ 28 ]} Sin embargo, los precipitados de Fe y Mn también pueden influir en la biogeoquímica oceánica al eliminar metales traza de la columna de agua. Las superficies cargadas de los minerales de (oxi)hidróxido de hierro adsorben eficazmente elementos como fósforo , vanadio , arsénico y metales de tierras raras del agua de mar; Por lo tanto, aunque las plumas hidrotermales pueden representar una fuente neta de metales como Fe y Mn para los océanos, también pueden extraer otros metales y nutrientes no metalíferos como P del agua de mar, lo que representa un sumidero neto de estos elementos. ^{[ 24 ]}

Tradicionalmente, se ha considerado que la vida se sustenta en la energía solar, pero los organismos de las profundidades marinas no tienen acceso a la luz solar, por lo que las comunidades biológicas que habitan las fuentes hidrotermales dependen de los nutrientes presentes en los depósitos químicos polvorientos y los fluidos hidrotermales en los que viven. Anteriormente, los oceanógrafos bentónicos asumían que los organismos de las fuentes hidrotermales dependían de la nieve marina , al igual que los organismos de las profundidades marinas. Esto los haría dependientes de la vida vegetal y, por lo tanto, del sol. Algunos organismos de las fuentes hidrotermales consumen esta "lluvia", pero con un sistema tan limitado, las formas de vida serían escasas. Sin embargo, en comparación con el fondo marino circundante, las zonas de fuentes hidrotermales presentan una densidad de organismos entre 10 000 y 100 000 veces mayor.

Las fuentes hidrotermales se reconocen como un tipo de ecosistemas quimiosintéticos (ECS) , donde la productividad primaria se sustenta en compuestos químicos como fuentes de energía en lugar de luz ( quimioautotrofía ). ^{[ 29 ]} Las comunidades de las fuentes hidrotermales pueden sustentar una gran cantidad de vida porque los organismos que las habitan dependen de bacterias quimiosintéticas para alimentarse. El agua de las fuentes hidrotermales es rica en minerales disueltos y sustenta una gran población de bacterias quimioautótrofas. Estas bacterias utilizan compuestos de azufre, en particular sulfuro de hidrógeno , una sustancia química altamente tóxica para la mayoría de los organismos conocidos, para producir materia orgánica mediante el proceso de quimiosíntesis . ^{[ 30 ]}

El impacto de las chimeneas hidrotermales en el medio ambiente va más allá de los organismos que viven a su alrededor, ya que actúan como una fuente importante de hierro en los océanos, proporcionando hierro para el fitoplancton. ^{[ 31 ]}

Comunidades biológicas

El registro más antiguo confirmado de una comunidad biológica "moderna" relacionada con una chimenea hidrotermal es el Sulfuro de Figueroa , del Jurásico Temprano de California. ^{[ 32 ]} El ecosistema así formado depende de la existencia continua del campo de chimeneas hidrotermales como fuente primaria de energía, lo que difiere de la mayoría de la vida superficial en la Tierra, que se basa en la energía solar . Sin embargo, aunque a menudo se dice que estas comunidades existen independientemente del sol, algunos de los organismos en realidad dependen del oxígeno producido por organismos fotosintéticos, mientras que otros son anaeróbicos .

Las bacterias quimiosintéticas crecen formando una densa capa que atrae a otros organismos, como anfípodos y copépodos , que se alimentan directamente de ellas. Organismos más grandes, como caracoles, camarones, cangrejos, gusanos tubícolas , peces (especialmente la anguila degollada , la anguila degollada , los Ophidiiformes y Symphurus thermophilus ) y pulpos (en particular Vulcanoctopus hydrothermalis ), forman una cadena alimentaria de depredadores y presas por encima de los consumidores primarios. Las principales familias de organismos que se encuentran alrededor de las fuentes hidrotermales del fondo marino son los anélidos , los gasterópodos y los crustáceos, mientras que los grandes bivalvos , los gusanos vestimentíferos y los camarones sin ojos constituyen la mayor parte de los organismos no microbianos.

Los gusanos tubícolas siboglínidos , que pueden alcanzar más de 2 m (6,6 pies) de altura en las especies más grandes, suelen formar parte importante de la comunidad que rodea una chimenea hidrotermal. Carecen de boca y tracto digestivo, y, al igual que los gusanos parásitos, absorben los nutrientes producidos por las bacterias en sus tejidos. Se encuentran aproximadamente 285 mil millones de bacterias por onza de tejido de gusano tubícola. Los gusanos tubícolas tienen penachos rojos que contienen hemoglobina . La hemoglobina se combina con sulfuro de hidrógeno y lo transfiere a las bacterias que viven dentro del gusano. A cambio, las bacterias nutren al gusano con compuestos de carbono. Dos de las especies que habitan una chimenea hidrotermal son Tevnia jerichonana y Riftia pachyptila . Una comunidad descubierta, denominada " Ciudad de las Anguilas ", está compuesta predominantemente por la anguila Dysommina rugosa . Aunque las anguilas no son infrecuentes, los invertebrados suelen dominar las chimeneas hidrotermales. La Ciudad de las Anguilas se encuentra cerca del cono volcánico Nafanua , en Samoa Americana . ^{[ 33 ]}  

En 1993, ya se conocían más de 100 especies de gasterópodos en fuentes hidrotermales. ^{[ 34 ]} Se han descubierto más de 300 especies nuevas en fuentes hidrotermales, ^{[ 35 ]} muchas de ellas "especies hermanas" de otras encontradas en áreas de fuentes hidrotermales geográficamente separadas. Se ha propuesto que antes de que la Placa Norteamericana se superpusiera a la dorsal oceánica , existía una única región biogeográfica de fuentes hidrotermales en el Pacífico oriental. ^{[ 36 ]} La barrera subsiguiente para el desplazamiento inició la divergencia evolutiva de especies en diferentes lugares. Los ejemplos de evolución convergente observados entre distintas fuentes hidrotermales se consideran un apoyo importante para la teoría de la selección natural y de la evolución en su conjunto. ^{[ 37 ]}

Aunque la vida es muy escasa a estas profundidades, las chimeneas hidrotermales negras son el centro de ecosistemas completos . La luz solar es inexistente, por lo que muchos organismos, como las arqueas y los extremófilos , convierten el calor, el metano y los compuestos de azufre que proporcionan las chimeneas en energía mediante un proceso llamado quimiosíntesis . Formas de vida más complejas, como las almejas y los gusanos tubícolas , se alimentan de estos organismos. Los organismos que se encuentran en la base de la cadena alimentaria también depositan minerales en el fondo de la chimenea, completando así el ciclo de vida .

Se ha descubierto una especie de bacteria fototrófica viviendo cerca de una chimenea hidrotermal frente a la costa de México , a una profundidad de 2500 m (8200 pies) . La luz solar no penetra hasta esa profundidad. En cambio, la bacteria, perteneciente a la familia Chlorobiaceae , utiliza el tenue resplandor de la chimenea para realizar la fotosíntesis . Este es el primer organismo descubierto en la naturaleza que utiliza exclusivamente una luz distinta a la solar para la fotosíntesis. ^{[ 38 ]}  

Constantemente se descubren especies nuevas e inusuales en las proximidades de las chimeneas hidrotermales negras. El gusano de Pompeya , Alvinella pompejana , capaz de soportar temperaturas de hasta 80 °C (176 °F) , fue descubierto en la década de 1980, y el gasterópodo de pie escamoso ( Chrysomallon squamiferum ) fue hallado por primera vez en 2001 durante una expedición al campo de fuentes hidrotermales de Kairei , en el Océano Índico . Este último utiliza sulfuros de hierro ( pirita y greigita) para la estructura de sus escleritos dérmicos (partes corporales endurecidas), en lugar de carbonato de calcio . Se cree que la presión extrema de 2500 m de agua (aproximadamente 25 megapascales o 250 atmósferas ) desempeña un papel en la estabilización del sulfuro de hierro con fines biológicos. Esta armadura probablemente sirve como defensa contra la rádula (dientes) venenosa de los caracoles depredadores de esa comunidad.     

En marzo de 2017, investigadores informaron sobre evidencia de las que posiblemente sean las formas de vida más antiguas de la Tierra . Se descubrieron supuestos microorganismos fosilizados en precipitados de fuentes hidrotermales en el Cinturón Nuvvuagittuq de Quebec, Canadá , que podrían haber vivido hace 4280 millones de años , poco después de la formación de los océanos hace 4400 millones de años , y poco después de la formación de la Tierra hace 4540 millones de años. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}

Simbiosis animal-bacteriana

Los ecosistemas de fuentes hidrotermales poseen una enorme biomasa y productividad, pero esto se basa en las relaciones simbióticas que han evolucionado en ellas. Los ecosistemas de fuentes hidrotermales de aguas profundas difieren de sus homólogos de aguas someras y terrestres debido a la simbiosis que se produce entre los macroinvertebrados hospedadores y los simbiontes microbianos quimioautótrofos en los primeros. ^{[ 42 ]} Dado que la luz solar no llega a las fuentes hidrotermales de aguas profundas, los organismos que las habitan no pueden obtener energía del sol para realizar la fotosíntesis. En cambio, la vida microbiana que se encuentra en las fuentes hidrotermales es quimiosintética; fija el carbono utilizando energía de sustancias químicas como el sulfuro, en lugar de la energía lumínica del sol. En otras palabras, el simbionte convierte moléculas inorgánicas (H ₂ S, CO ₂ , O) en moléculas orgánicas que el hospedador utiliza como nutrición. Sin embargo, el sulfuro es una sustancia extremadamente tóxica para la mayoría de los seres vivos en la Tierra. Por esta razón, los científicos quedaron asombrados cuando descubrieron por primera vez fuentes hidrotermales repletas de vida en 1977. Lo que se descubrió fue la simbiosis omnipresente de quimioautótrofos que viven en ( endosimbiosis ) las branquias de los animales de las fuentes; la razón por la cual la vida multicelular es capaz de sobrevivir a la toxicidad de los sistemas de fuentes hidrotermales. Por lo tanto, los científicos ahora estudian cómo los simbiontes microbianos ayudan en la desintoxicación del sulfuro (lo que permite al huésped sobrevivir a las condiciones que de otro modo serían tóxicas). Los estudios sobre la función del microbioma muestran que los microbiomas asociados al huésped también son importantes para el desarrollo, la nutrición, la defensa contra los depredadores y la desintoxicación del huésped. A cambio, el huésped proporciona al simbionte los compuestos químicos necesarios para la quimiosíntesis, como carbono, sulfuro y oxígeno.

En las primeras etapas del estudio de la vida en las fuentes hidrotermales, existían diferentes teorías sobre los mecanismos mediante los cuales los organismos multicelulares podían obtener nutrientes de estos entornos y cómo lograban sobrevivir en condiciones tan extremas. En 1977, se planteó la hipótesis de que las bacterias quimioautótrofas presentes en las fuentes hidrotermales podrían contribuir a la dieta de los bivalvos filtradores. ^{[ 43 ]}

Finalmente, en 1981, se comprendió que la adquisición de nutrientes del gusano tubícola gigante ocurría como resultado de endosimbiontes bacterianos quimioautótrofos. ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]} A medida que los científicos continuaron estudiando la vida en las fuentes hidrotermales, se comprendió que las relaciones simbióticas entre quimioautótrofos y especies de invertebrados de macrofauna eran ubicuas. Por ejemplo, en 1983, se confirmó que el tejido branquial de las almejas contenía endosimbiontes bacterianos; ^{[ 47 ]} en 1984 también se descubrió que los mejillones batimodiólidos y las almejas vesicómidos de las fuentes hidrotermales portaban endosimbiontes. ^{[ 48 ] [ 49 ]}

Sin embargo, los mecanismos mediante los cuales los organismos adquieren sus simbiontes difieren, al igual que las relaciones metabólicas. Por ejemplo, los gusanos tubícolas carecen de boca e intestino, pero poseen un trofosoma, donde gestionan su nutrición y donde se encuentran sus endosimbiontes. También presentan una llamativa columna roja que utilizan para absorber compuestos como O₂, H₂S _y CO₂ _, los cuales alimentan a los endosimbiontes en su trofosoma. Sorprendentemente, la hemoglobina de los gusanos tubícolas (que, por cierto, es la responsable del intenso color rojo de la columna) es capaz de transportar oxígeno sin interferencia ni inhibición por sulfuro, a pesar de que el oxígeno y el sulfuro suelen ser muy reactivos. En 2005, se descubrió que esto es posible gracias a los iones de zinc que se unen al sulfuro de hidrógeno en la hemoglobina de los gusanos tubícolas, impidiendo así que el sulfuro reaccione con el oxígeno. Esto también reduce la exposición de los tejidos de los gusanos tubícolas al sulfuro y proporciona a las bacterias el sulfuro necesario para la quimioautotrofía. ^{[ 50 ]} También se ha descubierto que los gusanos tubícolas pueden metabolizar el CO ₂ de dos maneras diferentes y pueden alternar entre las dos según sea necesario a medida que cambian las condiciones ambientales. ^{[ 51 ]}

En 1988, una investigación confirmó la presencia de bacterias tiotróficas (oxidantes de sulfuro) en Alviniconcha hessleri , un gran molusco de las fuentes hidrotermales. ^{[ 52 ]} Para evitar la toxicidad del sulfuro, los mejillones primero lo convierten en tiosulfato antes de transferirlo a los simbiontes. ^{[ 53 ]} En el caso de organismos móviles como el camarón alvinocárido, deben rastrear ambientes óxicos (ricos en oxígeno) / anóxicos (pobres en oxígeno) a medida que fluctúan en el medio ambiente.

Los organismos que viven en los bordes de los campos de fuentes hidrotermales, como las vieiras pectínidas, también albergan endosimbiontes en sus branquias, por lo que su densidad bacteriana es baja en comparación con los organismos que viven más cerca de la fuente. Sin embargo, la dependencia de la vieira del endosimbionte microbiano para obtener su nutrición también se reduce.

Además, no todos los animales hospedadores tienen endosimbiontes; algunos tienen episimbiontes, es decir, simbiontes que viven sobre el animal en lugar de dentro de él. Los camarones encontrados en las fuentes hidrotermales de la Dorsal Mesoatlántica se consideraban una excepción a la necesidad de simbiosis para la supervivencia de los macroinvertebrados en dichas fuentes. Esto cambió en 1988 cuando se descubrió que portaban episimbiontes. ^{[ 54 ]} Desde entonces, se ha descubierto que otros organismos en las fuentes hidrotermales también portan episimbiontes, ^{[ 55 ]} como Lepetodrilis fucensis. ^{[ 56 ]}

Además, mientras que algunos simbiontes reducen los compuestos de azufre, otros, conocidos como metanótrofos , reducen los compuestos de carbono, principalmente el metano. Los mejillones batmodiólidos son un ejemplo de organismo huésped que contiene endosimbiontes metanotróficos; sin embargo, estos últimos se encuentran principalmente en filtraciones frías, a diferencia de las chimeneas hidrotermales.

Si bien la quimiosíntesis que ocurre en las profundidades oceánicas permite a los organismos vivir sin luz solar directa, técnicamente aún dependen del sol para sobrevivir, ya que el oxígeno en el océano es un subproducto de la fotosíntesis. Sin embargo, si el sol desapareciera repentinamente y la fotosíntesis cesara en nuestro planeta, la vida en las chimeneas hidrotermales de las profundidades marinas podría continuar durante milenios (hasta que se agotara el oxígeno).

En 1949, un estudio de aguas profundas informó de salmueras anómalamente calientes en la parte central del Mar Rojo . Trabajos posteriores en la década de 1960 confirmaron la presencia de salmueras calientes, de 60 °C (140 °F) , y lodos metalíferos asociados. Las soluciones calientes emanaban de una grieta activa en el subsuelo marino . El carácter altamente salino de las aguas no era propicio para los organismos vivos. ^{[ 90 ]} Actualmente, las salmueras y los lodos asociados se están investigando como fuente de metales preciosos y básicos explotables.  

En junio de 1976, científicos de la Institución Scripps de Oceanografía obtuvieron la primera evidencia de chimeneas hidrotermales submarinas a lo largo del Rift de Galápagos, un ramal de la Dorsal del Pacífico Oriental , en la expedición Pleiades II , utilizando el sistema de imágenes del fondo marino Deep-Tow. ^{[ 91 ]} En 1977, los primeros artículos científicos sobre chimeneas hidrotermales fueron publicados ^{[ 92 ]} por científicos de la Institución Scripps de Oceanografía ; el científico investigador Peter Lonsdale publicó fotografías tomadas por cámaras remolcadas a gran profundidad, ^{[ 93 ]} y la estudiante de doctorado Kathleen Crane publicó mapas y datos de anomalías de temperatura. ^{[ 94 ]} Se desplegaron transpondedores en el sitio, que fue apodado "Clam-bake", para permitir que una expedición regresara al año siguiente para observaciones directas con el DSV Alvin .

Los ecosistemas quimiosintéticos que rodean las chimeneas hidrotermales submarinas de la Fosa de Galápagos se observaron directamente por primera vez en 1977, cuando un grupo de geólogos marinos financiados por la Fundación Nacional de Ciencias regresó a los sitios de Clambake. El investigador principal del estudio del sumergible fue Jack Corliss de la Universidad Estatal de Oregón . Corliss y Tjeerd van Andel de la Universidad de Stanford observaron y tomaron muestras de las chimeneas y su ecosistema el 17 de febrero de 1977, mientras buceaban en el DSV Alvin , un sumergible de investigación operado por la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI). ^{[ 95 ]} Otros científicos en el crucero de investigación incluyeron a Richard (Dick) Von Herzen y Robert Ballard de WHOI, Jack Dymond y Louis Gordon de la Universidad Estatal de Oregón, John Edmond y Tanya Atwater del Instituto Tecnológico de Massachusetts , Dave Williams del Servicio Geológico de los Estados Unidos y Kathleen Crane de la Institución Oceanográfica Scripps . ^{[ 95 ] [ 96 ]} Este equipo publicó sus observaciones de las chimeneas hidrotermales, los organismos y la composición de los fluidos de las chimeneas en la revista Science. ^{[ 97 ]} En 1979, un equipo de biólogos dirigido por J. Frederick Grassle, en ese momento en WHOI , regresó al mismo lugar para investigar las comunidades biológicas descubiertas dos años antes.

Las chimeneas hidrotermales de alta temperatura, las "fumarolas negras", fueron descubiertas en la primavera de 1979 por un equipo de la Institución Scripps de Oceanografía utilizando el sumergible Alvin . La expedición RISE exploró la Dorsal del Pacífico Oriental a 21° N con el objetivo de probar el mapeo geofísico del fondo marino con el Alvin y encontrar otro campo hidrotermal más allá de las chimeneas de la Fosa de Galápagos. La expedición fue liderada por Fred Spiess y Ken Macdonald e incluyó participantes de EE. UU., México y Francia. ^{[ 18 ]} La región de buceo fue seleccionada con base en el descubrimiento de montículos de minerales de sulfuro en el fondo marino por la expedición francesa CYAMEX en 1978. ^{[ 98 ]}  Antes de las operaciones de buceo, el miembro de la expedición Robert Ballard localizó anomalías de temperatura del agua cerca del fondo utilizando un paquete de instrumentos remolcado a gran profundidad. La primera inmersión se dirigió a una de esas anomalías. El Domingo de Pascua, 15 de abril de 1979, durante una inmersión del Alvin a 2600 metros, Roger Larson y Bruce Luyendyk encontraron un campo de fuentes hidrotermales con una comunidad biológica similar a la de las fuentes de Galápagos. En una inmersión posterior, el 21 de abril, William Normark y Thierry Juteau descubrieron las fuentes de alta temperatura que emitían chorros de partículas minerales negras desde las chimeneas; los fumadores negros. ^{[ 99 ]} Posteriormente, Macdonald y Jim Aiken instalaron una sonda de temperatura en el Alvin para medir la temperatura del agua en las fuentes de los fumadores negros. Esto permitió observar las temperaturas más altas registradas hasta entonces en fuentes hidrotermales de aguas profundas (380 ± 30  °C). ^{[ 100 ]} El análisis del material de los fumadores negros y de las chimeneas que los alimentaban reveló que los precipitados de sulfuro de hierro son los minerales comunes en el "humo" y las paredes de las chimeneas. ^{[ 101 ]} 

En 2005, Neptune Resources NL, una empresa de exploración minera, solicitó y obtuvo 35.000  km² de derechos de exploración sobre el Arco de Kermadec en la ^Zona Económica Exclusiva de Nueva Zelanda para explorar depósitos masivos de sulfuros en el fondo marino , una nueva fuente potencial de sulfuros de plomo , zinc y cobre formados a partir de campos de ventilación hidrotermal modernos. El descubrimiento de una chimenea hidrotermal en el Océano Pacífico frente a Costa Rica , denominada campo de chimeneas hidrotermales Medusa (en honor a Medusa, la diosa de la mitología griega con cabellos de serpiente ), se anunció en abril de 2007. ^{[ 102 ]} El campo hidrotermal Ashadze (13°N en la Dorsal Mesoatlántica, elevación -4200 m) fue el campo hidrotermal de alta temperatura más profundo conocido hasta 2010, cuando un grupo de científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y la Institución Oceanográfica Woods Hole detectaron una columna hidrotermal que emanaba del sitio Beebe ^{[ 103 ]} ( 18°33′N 81°43′W / 18.550°N 81.717°W / 18.550; -81.717 , elevación -5000 m) . Este sitio está ubicado en la elevación de Mid-Cayman, de 110 km de longitud y de expansión ultralenta, dentro de la fosa de Caimán . ^{[ 104 ]} A principios de 2013, se descubrieron las chimeneas hidrotermales más profundas conocidas en el mar Caribe a una profundidad de casi 5000 metros (16 000 pies) . ^{[ 105 ]}    

Los oceanógrafos están estudiando los volcanes y las chimeneas hidrotermales de la dorsal oceánica de Juan de Fuca, donde las placas tectónicas se están separando. ^{[ 106 ]}

Actualmente se están explorando fuentes hidrotermales y otras manifestaciones geotérmicas en la Bahía de Concepción, Baja California Sur, México. ^{[ 107 ]}

Las chimeneas hidrotermales se distribuyen a lo largo de los límites de las placas tectónicas, aunque también pueden encontrarse en ubicaciones intraplaca, como los volcanes de puntos calientes. En 2009, se conocían aproximadamente 500 campos de chimeneas hidrotermales submarinas activas, de las cuales cerca de la mitad se observaban visualmente en el fondo marino y la otra mitad se sospechaba a partir de indicadores en la columna de agua o depósitos en el fondo marino. ^{[ 108 ]}

Rogers et al. (2012) ^{[ 109 ]} reconocieron al menos 11 provincias biogeográficas de sistemas de ventilación hidrotermal:

1. Provincia de la Dorsal Mesoatlántica ,
2. provincia de East Scotia Ridge ,
3. provincia norte de la Dorsal del Pacífico Oriental ,
4. provincia central de la Dorsal del Pacífico Oriental,
5. provincia meridional de la Dorsal del Pacífico Oriental,
6. al sur de la Microplaca de Pascua ,
7. provincia del Océano Índico,
8. cuatro provincias en el Pacífico occidental y muchas más.

En algunos casos, las chimeneas hidrotermales han dado lugar a la formación de recursos minerales explotables mediante la deposición de depósitos masivos de sulfuro en el fondo marino . El yacimiento de Mount Isa , ubicado en Queensland , Australia , es un excelente ejemplo. ^{[ 110 ]} Muchas chimeneas hidrotermales son ricas en cobalto , oro , cobre y metales de tierras raras esenciales para componentes electrónicos. ^{[ 111 ]} Se considera que la actividad hidrotermal en el fondo marino del Arcaico formó formaciones de hierro bandeado de tipo Algoma , que han sido una fuente de mineral de hierro . ^{[ 112 ]}

Recientemente, las empresas de exploración minera, impulsadas por la elevada actividad de precios en el sector de los metales básicos a mediados de la década de 2000, han centrado su atención en la extracción de recursos minerales de campos hidrotermales en el lecho marino. En teoría, es posible lograr reducciones de costos significativas. ^{[ 113 ]}

En países como Japón , donde los recursos minerales se derivan principalmente de importaciones internacionales, ^{[ 114 ]} hay un impulso particular para la extracción de recursos minerales del fondo marino. ^{[ 115 ]} La primera minería "a gran escala" del mundo de depósitos minerales de chimeneas hidrotermales fue llevada a cabo por  Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) en agosto-septiembre de 2017. JOGMEC llevó a cabo esta operación utilizando el buque de investigación Hakurei . Esta minería se llevó a cabo en el campo de chimeneas "Izena hole/cauldron" dentro de la cuenca de trasarco hidrotermalmente activa conocida como la Fosa de Okinawa , que contiene 15 campos de chimeneas confirmados según la base de datos InterRidge Vents.

Dos empresas se encuentran actualmente en las etapas finales de la explotación de sulfuros masivos del fondo marino (SMS). Nautilus Minerals está en las etapas avanzadas de la extracción de su yacimiento Solwarra, en el archipiélago de Bismarck , y Neptune Minerals se encuentra en una etapa anterior con su yacimiento Rumble II West, ubicado en el arco de Kermadec , cerca de las islas Kermadec . Ambas empresas proponen utilizar tecnología existente modificada. Nautilus Minerals, en asociación con Placer Dome (ahora parte de Barrick Gold ), logró en 2006 recuperar más de 10  toneladas métricas de SMS extraído utilizando cortadores de tambor modificados montados en un ROV, un logro sin precedentes a nivel mundial. ^{[ 116 ]} Neptune Minerals logró en 2007 recuperar muestras de sedimentos de SMS utilizando una bomba de succión modificada de la industria petrolera montada en un ROV, también un logro sin precedentes a nivel mundial. ^{[ 117 ]}

La posible minería en el fondo marino tiene impactos ambientales, incluyendo columnas de polvo de la maquinaria minera que afectan a los organismos filtradores, ^{[ 111 ]} el colapso o la reapertura de respiraderos, la liberación de clatratos de metano o incluso deslizamientos de tierra suboceánicos. ^{[ 118 ]}

También existen posibles efectos ambientales de las herramientas necesarias para la minería de estos ecosistemas de ventilación hidrotermal, incluyendo contaminación acústica y luz antropogénica. La minería de sistemas de ventilación hidrotermal requeriría el uso de herramientas de minería sumergidas en el fondo marino, incluyendo vehículos submarinos operados remotamente (ROV), así como embarcaciones de apoyo en la superficie del océano. ^{[ 119 ]} Inevitablemente, a través del funcionamiento de estas máquinas, se creará cierto nivel de ruido, lo que representa un problema para los organismos de ventilación hidrotermal porque, al estar hasta 12,000 pies por debajo de la superficie del océano, experimentan muy poco sonido. ^{[ 119 ]} Como resultado de esto, estos organismos han evolucionado para tener órganos auditivos altamente sensibles, por lo que si hay un aumento repentino en el ruido, como el creado por la maquinaria de minería, existe el potencial de dañar estos órganos auditivos y perjudicar a los organismos de ventilación. ^{[ 119 ]} También es importante considerar que muchos estudios han podido demostrar que un gran porcentaje de organismos bentónicos se comunican utilizando sonidos de muy baja frecuencia; Por lo tanto, el aumento de los niveles de ruido ambiental en el fondo marino podría potencialmente enmascarar la comunicación entre los organismos y alterar los patrones de comportamiento. ^{[ 119 ]} De manera similar a como las herramientas de minería SMS de aguas profundas crean contaminación acústica, también crean fuentes de luz antropogénicas en el fondo marino (provenientes de las herramientas de minería) y en la superficie del océano (provenientes de los buques de apoyo de superficie). Los organismos en estos sistemas de ventilación hidrotermal se encuentran en la zona afótica del océano y se han adaptado a condiciones de luz muy baja. Estudios sobre camarones de aguas profundas han demostrado el potencial de los reflectores utilizados en el fondo marino para estudiar los sistemas de ventilación para causar daño retiniano permanente, ^{[ 119 ]} lo que justifica una mayor investigación sobre el riesgo potencial para otros organismos de ventilación. Además del riesgo que se presenta para los organismos de aguas profundas, los buques de apoyo de superficie utilizan iluminación antropogénica nocturna . ^{[ 119 ]} Las investigaciones han demostrado que este tipo de iluminación en la superficie del océano puede desorientar a las aves marinas y provocar caídas, donde vuelan hacia la luz antropogénica y se agotan o chocan con objetos hechos por el hombre, lo que resulta en lesiones o la muerte. ^{[ 119 ]} Se tienen en cuenta tanto los organismos acuáticos como los terrestres al evaluar los efectos ambientales de la explotación de fuentes hidrotermales.

Hay tres procesos de residuos mineros, conocidos como liberación de sedimentos laterales, proceso de deshidratación y desplazamiento o alteración de sedimentos, que se esperarían con los procesos de minería en aguas profundas y podrían resultar en la acumulación de una pluma o nube de sedimentos, lo que puede tener implicaciones ambientales sustanciales. La liberación de sedimentos laterales es un proceso que ocurriría en el fondo marino e implicaría el movimiento de material en el fondo marino por los ROV sumergidos y que muy probablemente contribuiría a la formación de plumas de sedimentos en el fondo marino. ^{[ 119 ]} La idea de la liberación lateral es que los ROV desecharían material económicamente invaluable a un lado del sitio de minería antes de transportar el material de sulfuro al buque de apoyo en la superficie. El objetivo de este proceso es reducir la cantidad de material que se transfiere a la superficie y minimizar el uso de tierra. ^{[ 119 ]} El proceso de deshidratación es un proceso de residuos mineros que muy probablemente contribuiría a la formación de plumas de sedimentos desde la superficie. El método de eliminación de residuos mineros libera agua del buque que puede haberse obtenido durante la extracción y el transporte del material desde el lecho marino hasta la superficie. La tercera contribución a la formación de la pluma o nube de sedimentos sería la alteración y liberación de sedimentos. Esta contribución de residuos mineros se asocia principalmente con la actividad minera en el lecho marino, relacionada con el movimiento de los ROV y la alteración destructiva del lecho marino como parte del propio proceso minero. ^{[ 119 ]}

Las dos principales preocupaciones ambientales como resultado de estos procesos de minería de residuos que contribuyen a la formación de la pluma de sedimentos serían la liberación de metales pesados ​​y el aumento de las cantidades de sedimentos liberados. La liberación de metales pesados ​​está asociada principalmente con el proceso de deshidratación que tendría lugar a bordo del barco en la superficie del agua. ^{[ 119 ]} El principal problema asociado con la deshidratación es que no se trata solo de la liberación de agua de mar que regresa a la columna de agua. Metales pesados ​​como el cobre y el cobalto que provendrían del material extraído del fondo marino también se mezclan con el agua que se libera a la columna de agua. La primera preocupación ambiental asociada con la liberación de metales pesados ​​es que tiene el potencial de alterar la química del océano dentro de esa área localizada de la columna de agua. La segunda preocupación sería que algunos de los metales pesados ​​que podrían liberarse pueden tener cierto nivel de toxicidad no solo para los organismos que habitan esa área, sino también para los organismos que transitan por el área del sitio de minería. ^{[ 119 ]} Las preocupaciones en torno al aumento de la liberación de sedimentos se relacionan principalmente con los otros dos procesos de residuos mineros: el sedimento de vertido lateral y la alteración del sedimento del fondo marino. La principal preocupación ambiental sería la asfixia de los organismos que se encuentran debajo como resultado de la redistribución de grandes cantidades de sedimento a otras áreas del fondo marino, lo que podría amenazar la población de organismos que habitan la zona. La redistribución de grandes cantidades de sedimento también puede afectar los procesos de alimentación e intercambio de gases entre los organismos, lo que representa una seria amenaza para la población. Finalmente, estos procesos también pueden aumentar la tasa de sedimentación en el fondo marino, lo que resulta en un mínimo previsto de 500  m por cada 1–10  km. ^{[ 119 ]}

Actualmente, ambas empresas mencionadas están realizando un gran esfuerzo para garantizar que se comprendan bien los posibles impactos ambientales de la minería submarina y que se implementen medidas de control antes de que comience la explotación. ^{[ 120 ]} Sin embargo, este proceso se ha visto obstaculizado, sin duda, por la distribución desproporcionada del esfuerzo de investigación entre los ecosistemas de ventilación hidrotermal; los ecosistemas de ventilación hidrotermal mejor estudiados y comprendidos no son representativos de aquellos que se destinan a la minería. ^{[ 121 ]}

En el pasado se han realizado intentos de explotar minerales del lecho marino. En las décadas de 1960 y 1970 se observó una gran actividad (y gasto) en la recuperación de nódulos de manganeso de las llanuras abisales , con diversos grados de éxito. Esto demuestra, sin embargo, que la recuperación de minerales del lecho marino es posible y lo ha sido durante algún tiempo. La extracción de nódulos de manganeso sirvió como tapadera para el elaborado intento de la CIA en 1974 de reflotar el submarino soviético hundido K-129 utilizando el Glomar Explorer , un barco construido específicamente para la tarea por Howard Hughes . ^{[ 122 ]} La operación se conoció como Proyecto Azorian , y la tapadera de la extracción de nódulos de manganeso del lecho marino pudo haber servido de impulso para que otras compañías realizaran el intento.

La conservación de las fuentes hidrotermales ha sido objeto de debates, a veces acalorados, en la comunidad oceanográfica durante los últimos 20  años. ^{[ 123 ]} Se ha señalado que quienes causan mayor daño a estos hábitats relativamente raros podrían ser los científicos. ^{[ 124 ] [ 125 ]} Se han realizado intentos de establecer acuerdos sobre el comportamiento de los científicos que investigan los sitios de fuentes hidrotermales, pero, aunque existe un código de buenas prácticas acordado, no hay un acuerdo internacional formal y jurídicamente vinculante. ^{[ 126 ]}

Extracción de minerales

Un punto clave de discusión en torno a la conservación de los ecosistemas de fuentes hidrotermales es la minería de aguas profundas . ^{[ 127 ]} Hay cuatro recursos minerales principales que se están considerando para la extracción comercial: nódulos de manganeso , costras ricas en cobalto , depósitos masivos de sulfuro en el fondo marino y nódulos de fosforita. ^{[ 127 ]} Los depósitos masivos de sulfuro en el fondo marino que rodean las fuentes hidrotermales son un área central de discusión. Como se mencionó anteriormente, las chimeneas negras producen una gran cantidad de sulfuros principalmente a través de la producción de sulfuros de hierro , a saber, pirita . ^{[ 92 ]} Esta producción de sulfuro conduce a una alta deposición de sulfuro local en muchas chimeneas negras. ^{[ 128 ]} Central en la conversación sobre conservación, es sopesar las posibilidades de uso sostenible del sulfuro recién extraído frente a los efectos de obtener comercialmente este sulfuro a través de la minería de aguas profundas. ^{[ 128 ]}

Los efectos de la extracción comercial de minerales de aguas profundas son en gran medida desconocidos debido a la naturaleza extremadamente dinámica de un ecosistema de respiraderos hidrotermales. ^{[ 127 ]} La minería de un ecosistema activo de respiraderos hidrotermales de aguas profundas dependería de la recolonización de bacterias quimiosintéticas y, por lo tanto, de la continuidad del fluido del respiradero hidrotermal, ya que es la principal fuente de energía hidrotermal . ^{[ 119 ]} Es muy difícil obtener una idea de los efectos de la minería en el fluido del respiradero hidrotermal porque no se han realizado estudios a gran escala. ^{[ 119 ]} Sin embargo, ha habido estudios sobre la recolonización de estos ecosistemas de respiraderos después de la destrucción volcánica. ^{[ 129 ]} A partir de estos podemos desarrollar una comprensión de los efectos potenciales de la destrucción minera , y hemos aprendido que las bacterias tardaron de 3 a 5 años en recolonizar el área, y alrededor de 10 años para que la megafauna regresara. ^{[ 129 ]} También se encontró que hubo un cambio en la composición de especies en el ecosistema en comparación con antes de la destrucción, y la presencia de especies inmigrantes. ^{[ 119 ]} Este cambio en la biodiversidad plantea problemas para ciertas especies en peligro crítico de extinción que prosperan en el duro ambiente de las profundidades marinas, como los moluscos . ^{[ 130 ]} Aunque se necesita más investigación sobre los efectos de la minería continua de SMS en el fondo marino sobre la recolonización de especies. Las chimeneas hidrotermales poco profundas también se han propuesto como un modelo potencial para el cambio climático en ambientes extremos, específicamente al rastrear los cambios en organismos altamente especializados locales de la chimenea. ^{[ 131 ]} Los principales impactos del cambio climático, como la acidificación de los océanos , el aumento de la temperatura y la deposición de metales pesados , en los ecosistemas locales de chimeneas hidrotermales son áreas de interés para estos modelos. ^{[ 131 ]} El impacto de la minería de aguas profundas en la eficacia de estos modelos es un área de interés futuro.

Los métodos comunes para determinar las edades de las chimeneas hidrotermales son la datación de los minerales de sulfuro (p. ej., pirita ) y sulfato (p. ej., barita ). ^{[ 132 ] [ 133 ] [ 134 ] [ 135 ] [ 136 ]} Los métodos de datación comunes incluyen la datación radiométrica ^{[ 132 ] [ 133 ]} y la datación por resonancia de espín electrónico . ^{[ 134 ] [ 135 ] [ 136 ]} Los diferentes métodos de datación tienen sus propias limitaciones, supuestos y desafíos. Los desafíos generales incluyen la alta pureza de los minerales extraídos requerida para la datación, el rango de edad de cada método de datación, el calentamiento por encima de las temperaturas de cierre que borra las edades de los minerales más antiguos y los múltiples episodios de formación de minerales que dan como resultado una mezcla de edades. En entornos con múltiples fases de formación de minerales , generalmente, la datación por resonancia de espín electrónico da la edad promedio del mineral en su conjunto, mientras que las fechas radiométricas están sesgadas hacia las edades de las fases más jóvenes debido a la desintegración de los núcleos parentales . Esto explica por qué diferentes métodos pueden dar edades diferentes a la misma muestra y por qué la misma chimenea hidrotermal puede tener muestras con edades diferentes. ^{[ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]}

Aunque algunos biogeoquímicos como Rogers et al. (2012) ^{[ 138 ]} han identificado sitios de chimeneas hidrotermales, la ubicación de las formaciones de chimeneas hidrotermales conocidas en sistemas de aguas profundas no se comprende bien. El fondo oceánico no está bien explorado, y se conoce menos del 1 %. ^{[ 139 ]} La mayoría de las chimeneas hidrotermales que los científicos conocen actualmente se forman a lo largo de las dorsales oceánicas. ^{[ 140 ] [ 141 ]} La ubicación de estos sistemas es importante para comprender su formación, ya que la mayoría de las teorías aceptadas giran en torno a la actividad sísmica, particularmente cerca de regiones volcánicas. ^{[ 142 ]}

La actividad sísmica durante el rifting continental del Paleoceno y el Eoceno provocó una erupción de gases, líquidos y sedimentos del núcleo terrestre. ^{[ 143 ]} Este evento intrusivo creó grandes cráteres sobre diques intrusivos. Los diques intrusivos son capas de roca ígnea donde el magma se introduce entre capas existentes de roca estratificada. ^{[ 144 ]} Estos grandes cráteres en el fondo marino son conjuntos de chimeneas hidrotermales. Las características distintivas de estas chimeneas incluyen estratos sedimentarios inclinados hacia adentro, y diques, conductos y brechas de arenisca. Estas características se clasifican como intrusiones subvolcánicas, que conducen a la actividad hidrotermal. ^{[ 145 ]} Un estudio utilizó datos de reflexión sísmica 2D para caracterizar las estructuras de estos sistemas, que están hundidos en cráteres con un perfil lateral en forma de embudo. ^{[ 146 ]} Estas estructuras a menudo se denominan chimeneas que se forman sobre la superficie de las chimeneas. La corteza oceánica y el agua de mar interactúan para formar estos sistemas, alterando la química local y creando depósitos ricos en diversos metales. ^{[ 140 ]} La singular deposición de metales y la alteración de la química local, a su vez, crean las condiciones necesarias para la vida de termófilos y otros organismos.

• Abiogénesis : la vida surge de la materia inerte. 
• Piscina de salmuera : acumulación de salmuera en una depresión del fondo marino. 
• Chimeneas hidrotermales Endeavour – Grupo de chimeneas hidrotermales del Océano Pacífico 
• Extremófilos : organismos capaces de vivir en ambientes extremos. Páginas que muestran breves descripciones de los objetivos de redirección. 
• Quimiosíntesis de sulfuro de hidrógeno : sistema de generación de energía utilizado en fuentes hidrotermales.
• Campo hidrotermal de la Ciudad Perdida
• Magic Mountain (Columbia Británica) – Campo de fuentes hidrotermales en el noreste del Pacífico 
• 9° Norte – Región de fuentes hidrotermales en la Dorsal del Pacífico Oriental en el Océano Pacífico 
• Monte submarino Pito : Monte submarino en el océano Pacífico, al norte-noroeste de la Isla de Pascua. 
• Volcán submarino : Chimeneas o fisuras submarinas en la superficie terrestre desde las que puede erupcionar magma. 
• Yacimiento de mineral de sulfuro masivo volcanogénico , también conocido como yacimiento VMS – Yacimiento de mineral de sulfuro metálico 
• minería en aguas profundas