Recent discoveries in 3000 m of water offshore of Costa Rica, in the eastern Equatorial Pacific Ocean, reveal how ocean water circulates in and out of the seafloor through seamounts – ancient (extinct) volcanoes. Two seamounts have been found to be particularly active, a small one called “El Dorado,” and a larger one called “Tengosed.” Researchers have found that cold ocean water flows into Tengosed and downward into volcanic rocks of the ocean crust, flows 20 km to the west, and rises to discharge at the seafloor through El Dorado, forming shimmering springs. In this system, the volcanic rocks of the seamounts and the ocean crust form the main flow pathways, whereas the overlying sediments (400-500 m thick, on average) help to keep water flowing within the rocks below. Fractures by faulting and thermal contraction of the rocky crust, and the rubbly and blocky nature of these rock formations, create very permeable aquifers, along which water can travel for long distances. The seamounts provide a direct connection between the crust and the ocean, and so play an important role in determining where water can flow in and out of the seafloor.
The water that flows from El Dorado is warmer than the water at the bottom of the ocean, 10-15 degrees Celsius versus about 2 degrees for bottom water. This discharging water is warmed by heat rising from deeper in the earth. Where this warm water comes out of the seafloor on El Dorado, there are many forms of life, from microscopic bacteria to corals, sponges, shrimp, and octopus. This flow in and out of the seafloor is a kind of hydrothermal circulation, which occurs on many parts of the planet, on land and in the ocean. Many of the other systems occur with much higher temperatures, 100 degrees Celsius or more, so the flow from El Dorado is relatively cool by comparison. That said, the flow from El Dorado is also massive, likely to be 1000 liters/second or more. As a result, the total amount of heat carried from the Earth into the ocean by fluid flowing from El Dorado is about the same as has been found discharging from high-temperature vent fields. For both kinds of systems (warm and hot), the fluids also carry dissolved minerals when they flow, as a result of water-rock reactions when the water flows through the crust. However, the water discharging from El Dorado is only slightly different from deep seawater, because the circulation is relatively cool, shallow, and rapid. This means that the water does not have much opportunity to react. Still, the water flowing from El Dorado supports a variety of life, with communities of organisms that are rarely seen in other places It seems like the biological communities at El Dorado aggregate around these warm springs more for its temperature which, for example, help in the nursery process of eggs of octopuses, than for the nutrients that the flowing water might provide.
Other colder vents on the ocean floor have been studied along the continental margins where one plate dives beneath another, in a process called subduction. In these regions, large volumes of water stored within the pore space of the marine sediments are subducted, and as pressure increases and sediments get compacted, this water gets squeezed out and transported upwards along faults on the continental slope. These waters also carry dissolved minerals and elements and chemical compounds that feed microorganisms capable of transforming these compounds into food (chemosynthsizers); other organisms feed on them, and so on, creating complex biological communities in the deep ocean.
Tectonic processes such as seafloor spreading, seamount formation, faulting and subduction have provided channels for water circulation through the oceanic lithosphere. It is likely that these submarine groundwater circulation processes occur all over the oceanic basin and that these processes have happened for many million years, even since the origin of life, over 3.5 billion years ago. Water, and the compounds it carries, have been crucial for life since its origins.
Impacto a largo plazo (pasado y futuro) de las aguas subterráneas submarinas de las profundidades oceánicas, sobre los procesos tectónicos y de evolución de la vida
Descubrimientos recientes a 3000 m de profundidad frente a la costa oeste de Costa Rica, en el Océano Pacífico Ecuatorial Oriental, revelan cómo el agua oceánica circula dentro y fuera del fondo marino a través de montes submarinos, antiguos volcanes (extintos). Se ha encontrado que dos montes submarinos son particularmente activos, uno pequeño llamado “El Dorado” y otro más grande llamado “Tengosed”. Los investigadores han descubierto que el agua fría del océano entra por Tengosed y penetra hacia abajo en las rocas volcánicas de la corteza oceánica, fluye 20 km hacia el oeste y se eleva para descargarse en el fondo marino a través de El Dorado, formando manantiales calientes. En este sistema, las rocas volcánicas de los montes submarinos y la corteza oceánica forman las principales vías de flujo, mientras que los sedimentos suprayacentes (400-500 m de espesor, en promedio) ayudan a mantener el flujo de agua dentro de las rocas que se encuentran debajo. Las fracturas por fallas y contracción térmica de la corteza rocosa, así como la naturaleza en bloques de estas formaciones rocosas, crean acuíferos muy permeables, a lo largo de los cuales el agua puede viajar largas distancias. Los montes submarinos proporcionan una conexión directa entre la corteza y el océano, por lo que desempeñan un papel importante en la determinación de por dónde puede fluir el agua dentro y fuera del fondo marino.
El agua que fluye de El Dorado es más cálida que el agua del fondo del océano, de 10 a 15 grados Celsius, en contraste con los 2 grados Celsius del agua del fondo. Esta agua de descarga se calienta por el calor que se eleva desde las profundidades de la tierra. Donde esta agua cálida sale del fondo marino en El Dorado, hay muchas formas de vida, desde bacterias microscópicas hasta corales, esponjas, camarones y pulpos. Este flujo de entrada y salida del fondo marino es una especie de circulación hidrotermal, que se produce en muchas partes del planeta, tanto en continentes como en océanos. Muchos de los otros sistemas ocurren con temperaturas mucho más altas, 100 grados Celsius o más, por lo que el flujo de El Dorado es relativamente frío en comparación. Dicho esto, el flujo de El Dorado también es masivo, probablemente sea de 1000 litros/segundo o más. Como resultado, la cantidad total de calor transportado desde la Tierra hacia el océano por el fluido que fluye desde El Dorado es aproximadamente la misma que se ha encontrado descargando de los campos geotérmicos de alta temperatura. Para ambos tipos de sistemas (tibio y caliente), los fluidos también transportan minerales disueltos cuando fluyen, como resultado de las reacciones agua-roca mientras el agua fluye a través de la corteza. Sin embargo, el agua que se descarga de El Dorado es solo ligeramente diferente del agua de mar profunda, porque la circulación es relativamente fría, poco profunda y rápida. Esto significa que el agua no tiene muchas oportunidades de reaccionar. Aun así, el agua que fluye de El Dorado sustenta una variedad de vida, con comunidades de organismos que rara vez se ven en otros lugares. Parece que las comunidades biológicas de El Dorado se agrupan alrededor de estos manantiales cálidos más por su temperatura que, por ejemplo, ayuda en el proceso de cría de huevos de pulpos, que por los nutrientes que el agua que fluye podría proporcionar.
Se han estudiado otros afloramientos más fríos en el fondo oceánico a lo largo de los márgenes continentales, donde una placa se sumerge por debajo de otra, en un proceso llamado subducción. En estas regiones, grandes volúmenes de agua almacenada dentro del espacio poroso de los sedimentos marinos se subducen y, a medida que aumenta la presión y los sedimentos se compactan, esta agua se exprime y se transporta hacia arriba a lo largo de fallas en el talud continental. Estas aguas también transportan minerales, elementos disueltos y compuestos químicos que alimentan a microorganismos capaces de transformar estos compuestos en alimento (quimiosintetizadores); otros organismos se alimentan de ellos, y así sucesivamente, creando comunidades biológicas complejas en las profundidades del océano.
Los procesos tectónicos, como la expansión del fondo marino, la formación de montes submarinos, las fallas y la subducción, han proporcionado canales para la circulación del agua a través de la litosfera oceánica. Es probable que estos procesos de circulación submarina de aguas subterráneas ocurran en toda la cuenca oceánica y que estos procesos hayan ocurrido durante muchos millones de años, incluso desde el origen de la vida, hace más de 3.500 millones de años. El agua, y los compuestos que transporta, ha sido crucial para la vida desde
