Loihi Seamount

hydrotermální průduchy, N. Pacific, Central Pacific

Kde: N. Pacific, Central Pacific
Prostředí: intra-plate volcano
Činnost: active, confirmed
Hloubka: 4 800 m
Nejvyšší teplota: 200 °C
Objeven: 1985 bottom photography R/V Hakuho Maru; 1987 submersible Alvin
Poloha: 18,950°, -155,250°

Na vrcholu a úpatí podmořské sopky Kamaʻehuakanaloa (dříve Lōʻihi) u ostrova Havaj vyvěrá ze dna voda bohatá na železo. Kolem průduchů rostou rezavé povlaky z bakterií, které se živí železem – vědci tu poprvé vypěstovali bakterii Mariprofundus ferrooxydans, první vypěstovanou zástupkyni celé nové skupiny mořských bakterií. ^{[2, 5, 6]}

Co to je

Kamaʻehuakanaloa je nejmladší sopka dlouhého havajsko-císařského řetězce sopek. Leží asi 30 km jižně od pobřeží sopky Kīlauea na ostrově Havaj a její vrchol je asi 975 m pod hladinou. Vznikla nad horkou skvrnou uprostřed litosférické desky, ne na jejím okraji. V červenci 2021 ji Havajská rada pro zeměpisná jména přejmenovala; dřív se jmenovala Lōʻihi, havajsky „dlouhý“. ^{[2, 1]}

Katalog InterRidge uvádí čtyři skupiny průduchů: Pele's Vents (960–980 m), Kaupo's Vents (1 230–1 250 m), Ikaika (1 300 m) a Mir Vents na úpatí sopky (4 800 m). Jsou to průduchy s nízkou teplotou a kolem nich se usazují oxidy železa a beztvarý oxid křemičitý. ^[1]

Voda z průduchů obsahuje hodně oxidu uhličitého (až 17 milimolů na litr) a rozpuštěného železa, ale málo sirovodíku. Podle měření z let 1992–2001 tu bylo železa v poměru k manganu soustavně víc než u průduchů na středooceánských hřbetech. ^{[5, 3]}

Rok 1996

V létě 1996 zachytila Havajská sopečná observatoř USGS mezi polovinou července a polovinou srpna 4 377 zemětřesení. Při tom se propadla oblast průduchů Pele's Vents, z nichž před tím vytékala voda o teplotě asi 31 °C. Vznikla nová jáma několik set metrů hluboká, které se dnes říká Pele's Pit. ^{[2, 3]}

Do jámy začala proudit mnohem teplejší voda: z otvorů nejvýš 198 °C, z puklin méně než 95 °C. Ve vodě v jámě bylo v době propadu extrémně mnoho železa a manganu a oblak takto obohacené vody se táhl hlavně na jihozápad; zvýšené hodnoty ještě 9 km daleko. ^[3]

Už v říjnu 1996 vylovila ponorka PISCES V na severním okraji nové jámy milimetrové až centimetrové úlomky sirníků (pyritu, pyrhotinu, wurtzitu) a barytu. Šlo o první doklad horkých hydrotermálních minerálů na sopce oceánského ostrova; podle autorů ukazují, že voda v podzemí měla přes 250 °C. ^[4]

Pak se systém postupně uklidňoval. Za asi měsíc a půl kleslo množství železa a manganu v jámách 30- až 200krát. Horká voda měla v letech 1997–1999 teplotu 128–198 °C, v roce 2001 už jen asi 90 °C. ^[3]

Život

Kolem většiny průduchů leží rosolovité povlaky (mikrobiální rohože) obalené rezavými oxidy železa. V jednom mililitru rohože žijí desítky až stovky milionů buněk. Studie z roku 2002 ukázala, že velkou část rzi tu pravděpodobně vytvářejí bakterie, které získávají energii tím, že železo z vody slučují s kyslíkem. ^[5]

V roce 2007 vědci popsali bakterii vypěstovanou z těchto rohoží a pojmenovali ji Mariprofundus ferrooxydans. Tvoří drobná vlákna z oxidů železa. Ukázalo se, že patří do dosud neznámé větve bakterií, nazvané Zetaproteobacteria, která je v hlubokém moři rozšířená. ^[6]

Novější výzkum z roku 2020 zkoumal geny celých rohoží. Zetaproteobakterie na povrchu, kde je kyslík, vyrábějí organické látky, kterými se živí další mikrobi hlouběji v rohoži. Jeden z nich, dosud nevypěstovaný, pravděpodobně umí železo zpracovat i bez kyslíku pomocí dusičnanů – ale bez zetaproteobakterií by se neobešel. ^[7]

Větší živočichové žijící na dně tu podle katalogu nápadně chybějí. Žijí tu krevety z čeledi Alvinocarididae a vláknití červi (pogonofory), jinak dno patří hlavně bakteriálním rohožím. ^[1]

Co o něm dnes víme

V roce 2011 vědci popsali na úpatí sopky v hloubce asi 5 000 m pole nazvané FeMO Deep. Voda je tu teplejší jen o 0,2 °C než okolí, ale dno pokrývají rosolovité usazeniny bohaté na železo a křemík, místy přes metr silné. Žijí v nich zetaproteobakterie příbuzné Mariprofundu. ^[8]

Autoři považují FeMO Deep za dnešní obdobu starých železných usazenin zvaných umbry, jaké známe například z pohoří Troodos na Kypru. Podobají se jim velikostí, prostředím i vnitřní stavbou. ^[8]

Dlouhé řady měření z let 1992–2001 ukazují, že poměr železa a manganu ve vodě prozrazuje, odkud voda pochází: zda ji ovlivnila hlavně reakce s horkou horninou, nebo plyn (oxid uhličitý) unikající z magmatu. Podle autorů jsou tyto kovy dobrým ukazatelem toho, jak silně magma průduchy ovlivňuje. ^[3]

Objev

Hydrotermální usazeniny ze sopky popsali Alexander Malahoff a kolegové už v roce 1982. Podle katalogu InterRidge průduchy vyfotografovala v roce 1985 loď Hakuho Maru a v roce 1987 je navštívila ponorka Alvin. Průduchy Mir Vents na úpatí sopky zmiňuje Malahoff v roce 1992. ^[1]

Fakta

Jméno sopky: Kamaʻehuakanaloa (do července 2021 Lōʻihi)
Nejvyšší teplota: 198 °C (Pele's Pit, 1997–1999)
Teplota před rokem 1996: asi 31 °C (Pele's Vents)
Zemětřesení v roce 1996: 4 377 (polovina července – polovina srpna)
Bakterie poprvé popsaná odtud: Mariprofundus ferrooxydans (2007)
Nejhlubší pole: FeMO Deep, asi 5 000 m

Slovníček

hydrotermální průduch: místo na mořském dně, kde vytéká voda ohřátá horkou horninou pod dnem
horká skvrna: místo, kde z hlubin zemského pláště stoupá horký materiál a nad ním vznikají sopky
litosférická deska: velký pevný kus zemského povrchu, který se pomalu pohybuje vůči sousedním deskám
mikrobiální rohož: povlak na dně tvořený miliony mikrobů a látkami, které vylučují
sirníky: minerály, v nichž je kov (železo, zinek) vázaný se sírou
baryt: minerál složený z barya, síry a kyslíku (síran barnatý)
Zetaproteobacteria: skupina mořských bakterií, které získávají energii slučováním železa s kyslíkem
umbra: hnědá usazenina bohatá na železo a mangan

Zdroje

Beaulieu, S.E., Szafrański, K.M. (2020): InterRidge Global Database of Active Submarine Hydrothermal Vent Fields, Version 3.4 – Loihi Seamount, PANGAEA (2020)
Volcano Watch — Kamaʻehuakanaloa — the volcano formerly known as Lōʻihi Seamount (27. 1. 2022), USGS Hawaiian Volcano Observatory (2022)
Malahoff, A., Kolotyrkina, I.Ya., Midson, B.P., Massoth, G.J. (2006): A decade of exploring a submarine intraplate volcano: Hydrothermal manganese and iron at Lōʻihi volcano, Hawaiʻi. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 7, Q06002, G-cubed (abstrakt přes OpenAlex) (2006)
Davis, A.S., Clague, D.A. (1998): Changes in the hydrothermal system at Loihi Seamount after the formation of Pele's pit in 1996. Geology 26(5), 399–402, Geology (abstrakt přes OpenAlex) (1998)
Emerson, D., Moyer, C.L. (2002): Neutrophilic Fe-oxidizing bacteria are abundant at the Loihi Seamount hydrothermal vents and play a major role in Fe oxide deposition. Applied and Environmental Microbiology 68(6), 3085–3093, Applied and Environmental Microbiology (abstrakt přes OpenAlex) (2002)
Emerson, D. et al. (2007): A novel lineage of Proteobacteria involved in formation of marine Fe-oxidizing microbial mat communities. PLoS ONE 2(8), e667, PLoS ONE (abstrakt přes OpenAlex) (2007)
McAllister, S.M. et al. (2020): Aerobic and anaerobic iron oxidizers together drive denitrification and carbon cycling at marine iron-rich hydrothermal vents. The ISME Journal, The ISME Journal (abstrakt přes OpenAlex) (2020)
Edwards, K.J. et al. (2011): Ultra-diffuse hydrothermal venting supports Fe-oxidizing bacteria and massive umber deposition at 5000 m off Hawaii. The ISME Journal 5, 1748–1758, The ISME Journal (abstrakt přes OpenAlex) (2011)

Text sestaven 2026-10-31, ověřen 2026-10-31.

Údaje o průduchu: InterRidge Vents Database v3.4 (CC BY-NC-SA 4.0). Další sopky a průduchy.