브라인 풀

Brine pool
이 분화구는 소금기가 해저로 스며들어 인근 기질을 덮은 브라인 웅덩이의 형성을 나타낸다.
멕시코만에서 브라인 수영장의 NOAA 렌더링.
브리네 수영장 가장자리에서 홍합과 생선을 담가라.

브라인 수영장은 때로 수중, 깊은 물 또는 브라인 호수로 불리기도 하는데, 해저 우울증에 수집된 브라인이다. 웅덩이는 주변 바다보다 3~8배 정도 높은 염도를 가진 밀도 높은 수역이다. 브라인 수영장은 보통 극지 얼음 아래 심해에서 발견된다. 해빙 아래에 있는 사람들은 브라인 거부라고 불리는 과정을 통해 형성된다.[1] 심해 브라인 수영장의 경우 염분 경사를 높이기 위해 소금이 필요하다. 소금은 두 가지 과정 중 하나에서 나올 수 있다: 소금 구조학을[2] 통한 큰 소금 퇴적물 또는 지각 확산 센터에서 발행된 지질학적으로 가열된 소금 퇴적물의 용해.[3] 브라인에는 고농도의 황화수소와 메탄이 들어 있어 수영장 근처에 사는 화학합성생물에 에너지를 공급한다. 이 생물들은 종종 극단적으로 좋아하고 공생한다.[4][5] 심해와 극지방의 브라인 웅덩이는 염도가 높고 음산성이 강해 해양동물에 독성이 있어 [1]결국 독성충격과 사망 가능성이 있다. 브라인 풀 형성 빈도와 그들의 독특한 높은 염도가 결합되어 그들은 인간 과학을 향상시키기 위해 그들의 속성을 이용하는 방법에 관한 연구의 후보지가 되었다.[6]

특성.

브라인 웅덩이는 때로 해저 "레이크"라고 불리는데, 그 이유는 짙은 브라인과 바닷물이 잘 섞이지 않아서 물의 질량 사이에 뚜렷한 접점을 형성하기 때문이다. 수영장의 범위는 1평방미터(11평방피트) 미만에서 120평방킬로미터(46평방미) Orca Basin까지이다.[2] 염도가 높으면 브라인 밀도가 높아져 수영장의 표면과 해안선이 형성된다. 브라인 풀은 높은 밀도와 심해에서 혼합 전류의 부족으로 인해 종종 무산화질소가 되어 유기체에게 치명적이다.[7] 그러나 화학합성 활동을 지원하는 브라인풀은 박테리아와 그들의 공생물이 가장 높은 농도의 영양분 방출에 가까운 곳에서 자라는 풀장 해안에 생명체를 형성한다.[8] 이러한 환경에서 지지되는 고밀도 할로필릭 고고학으로 인해 울퉁불퉁하고 불그스름한 층이 브라인 인터페이스 위로 떠다니는 것을 관찰할 수 있다.[9] 이들 해안은 비교적 작은 수직 스케일에 걸쳐 염도, 산소 농도, pH, 온도의 현저한 변화를 보이는 복잡한 환경이다. 이러한 변화들은 다양한 환경적 틈새를 제공한다.[10][11]

포메이션

브라인 웅덩이는 세 가지 주요한 방법을 통해 만들어진다: 빙하 아래의 브라인 제거, 소금-구조학을 통한 염분의 지하수로의 용해, 지질학적 경계와 뜨거운 지점에서의 브라인 지열 가열.

  1. 브라인 거부
    • 바닷물이 얼면 소금이 얼음의 결정 구조에 맞지 않아 소금이 배출된다. 배출된 염분은 차갑고 밀도가 높은 염류를 형성하여 해빙 아래 해저로 가라앉는다. 브라인 거부는 해양성 척도로 지구 열핵 순환(THC)에 큰 역할을 하는 북대서양 심층수(NADW)와 남극 해저수(AAW)의 형성과 관련이 있다. 현지화된 규모로 볼 때 거부된 브라인(brine)은 브라인(brine) 풀을 형성하는 해저의 움푹 패인 곳에 모인다. 혼합이 없을 때, 브린은 몇 주 안에 무옥시스가 될 것이다.[1]
  2. 소금구조학
    • 멕시코 만은 중간 쥐라기 기간 동안 8km 두께의 소금과 바닷물에서 파생된 광물을 두껍게 생성하면서 말라버린 얕은 바다였다. 걸프만이 물을 재충전했을 때, 소금층은 소금 위에 축적된 퇴적물에 의해 해산으로부터 보존되었다. 이후 침전 층이 너무 무거워져서 변형되어 아래쪽으로 더 유동적인 소금 층을 이동하기 시작했다. 어떤 곳에서는, 염층이 이제 바닷물과 상호작용을 할 수 있는 해저나 그 근처에 돌출되어 있다. 바닷물이 소금에 닿으면 퇴적물이 녹아 염분을 형성한다. 이러한 쥐라기 시대의 표면화된 소금 퇴적물의 위치는 깊은 바다 브라인 웅덩이의 화학적 특성을 제공하는 메탄 방출과도 관련이 있다.[2]
  3. 지열난방
    • 지구의 해양 지각 확산 중심에서는 판이 분리되어 새로운 마그마가 뜨고 식을 수 있게 된다. 이 과정은 새로운 해저 조성에 관여한다. 이러한 중간 산양의 굴곡은 바닷물이 광물과 접촉하고 녹는 골절 속으로 아래로 스며들게 한다. 예를 들어 홍해에서는 적해심층수(RSDW)가 지각 경계에서 생성된 틈새로 스며든다. 이 물은 멕시코만의 쥐라기 시대 퇴적물과 마찬가지로 미오세네 시대에 만들어진 퇴적물에서 나온 염분을 용해시킨다. 그 결과 브린은 마그마 챔버 위의 열수 활성 구역에서 과열된다. 달궈진 브린은 식어가는 해저까지 올라와 브라인 수영장으로서 움푹 패인 곳에 자리를 잡는다. 이 수영장의 위치는 또한 메탄,[3] 황화수소 및 화학 물질 방출과 관련이 있다.

생명유지

형성 방법과 혼합물의 부족으로 인해, 브라인 웅덩이는 대부분의 유기체에게 무산화 물질이고 치명적이다. 생물이 브라인풀에 들어가면 산소가 부족하고 고염도로 인한 독성 쇼크가 심해 환경을 '호흡'하고 뇌 저산소증을 경험한다. 만약 유기체가 테두리까지 후퇴할 만큼 충분히 오랫동안 표면화할 수 없다면, 그들은 빠르게 죽는다.[12] 잠수함이나 원격조종차량(ROV)에 의해 관찰되면, 브라인 웅덩이에 죽은 물고기, 게, 앰프포드, 그리고 너무 멀리 브라인으로 모험한 다양한 유기체들이 어지럽게 널려 있는 것으로 발견된다. 그런 다음 죽은 유기체는 썩는 것을 방지하고 물고기 "무충전"을 만들어 내는 수영장의 무독성 성질 때문에 썩지 않고 수년간 브라인에 보존된다.[8]

가혹한 조건에도 불구하고, 쌍곡선 같은 매크로파우나 형태의 생명체는 브라인 풀의 테두리를 따라 가는 얇은 지역에서 발견될 수 있다. 홍해의 "발디바 딥" 브라인 풀 가장자리를 따라 '아파치코르불라 뮤리아티카'로 알려진 새로운 속과 종의 이발체가 발견되었다.[13] 바닷물 인터페이스에 있는 매크로푸나 브라인 풀의 사례도 기록되었다. 비활성 유황 굴뚝은 폴리케이트와 하이드로이드와 같은 관계된 에피파우나에서 발견되었다. 위트로포드와 같은 동물에서, 카피텔리드 다람쥐, 그리고 팽이 달팽이는 또한 홍해의 브라인 수영장과 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. 그러한 종들은 전형적으로 미생물 공생이나 박테리아와 디트리투스 필름을 먹고 산다.[14]

생물이 보통 브라인 수영장 외곽에서 번성할 수 있지만, 이곳에서는 항상 해로움으로부터 안전한 것은 아니다. 이것의 한 가지 가능한 이유는 수중 산사태가 브라인 웅덩이에 영향을 미치고 하이퍼발린 브라인 파동이 주변 분지로 흘러나와 그곳에 살고 있는 생물 사회에 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문이다.[15]

서식하기 힘든 자연에도 불구하고, 브라인 수영장은 또한 유기체가 번성할 수 있도록 집을 제공할 수 있다. 심해 브라인 수영장은 종종 냉수 침투 활동과 일치하여 화학합성 생명체가 번성할 수 있다. 배액에 의해 배출되는 메탄과 황화수소는 박테리아에 의해 처리되는데, 박테리아는 배액 홍합과 같은 유기체와 공생 관계를 맺고 있다.[16] 스며드는 홍합은 두 개의 뚜렷한 영역을 형성한다. 수영장 가장자리에 있는 내측 구역은 최상의 생리적 조건을 제공하고 최대의 성장을 가능하게 한다. 바깥쪽 구역은 홍합침대와 주변 해저 사이의 전이 근처에 있으며, 이 지역은 이러한 홍합들이 최대 크기와 밀도가 낮아지게 하는 최악의 조건을 제공한다.[17] 이 생태계는 화학적 에너지에 의존하고 있으며 지구상의 거의 모든 다른 생명체와 비교했을 때, 태양으로부터 오는 에너지에 의존하지 않는다.[18]

브라인풀과 같은 극단적인 환경에 대한 연구의 중요한 부분은 미생물의 기능과 생존이다. 미생물들은 브라인 수영장과 같은 환경 주변의 더 큰 생물학적 공동체를 지원하는데 도움을 주고 다른 극단적 동물들의 생존을 이해하는 열쇠가 된다. 바이오필름은 미생물의 생성에 기여하며 다른 미생물이 극한 환경에서도 생존할 수 있는 토대라고 여겨진다. 인공 극초단파 생물필름의 성장과 기능에 대한 연구는 그들이 발견되는 극한 심해 환경을 재현하는 것이 어려워졌기 때문에 더디게 진행되고 있다.[19]

예

미래 용도

한 가지 주요한 아이디어는 동력원으로 사용하기 위해 브라인 수영장의 염도를 이용하는 것을 포함한다. 이것은 삼투압으로 인해 높은 염도 상층수를 끌어내고 아래로 밀어내는 삼투압 엔진을 사용하여 수행될 것이다. 이렇게 되면 고사리류(밀도가 낮고 염도가 가벼운 것)가 부력을 통해 엔진에서 멀어지게 된다. 이 교환에 의해 생성되는 에너지는 터빈을 사용하여 전력 출력을 생성할 수 있다.[7]

화성에 액체 상태의 물이 존재하는지 연구하기 위해 그것의 전기 전도성을 이용하기 위해 액체 브라인 연구가 가능하다.[6] 습성(Habitability: Brines, 조사 및 온도) 계측기는 화성의 변화하는 상태를 모니터링하기 위한 2020년 캠페인의 일부가 될 것이다. 이 장치는 과도 액체 브라인 형성을 정량화하는 BOT(Brine Observation Transition to L퀴드 실험) 실험을 포함하며, 비균형 조건에서 시간에 따른 안정성을 관찰한다.[6]

세 번째 아이디어는 미생물을 심해 브라인 수영장에서 사용하여 천연물 약물을 만드는 것이다.[27] 이러한 미생물은 그들이 서식하는 극한의 환경 때문에 다양한 질병에 대항하는 생체 활성 분자의 중요한 원천으로 임상 실험에서 증가하는 약물에 잠재력을 부여한다.[28] 특히, 한 연구에서 새로운 발견은 홍해 브라인 수영장의 미생물을 잠재적인 항암제로 사용했다.[29][30][31]

심해 브라인 수영장 또한 미개척 생물다양성으로 인해 있음직하지 않은 환경이 생물학적 발견의 원천이 될 수 있다는 희망에서 생물 탐사에 큰 관심이 되어 왔다. 일부 지역은 생합성 성단에서 항균과 항암 활동을 하는 것으로 밝혀졌다.[32] 다른 새로운 항생제 내성 효소는 다양한 생물의학 및 산업용 용도에 유용한 것으로 밝혀졌다.[33]

참조

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