Scientists are obsessed with this lake - Nicola Storelli and Daniele Zanzi

Translator: Varintorn Tacha Reviewer: Chatthip Chaichakan

Roughly 3 billion years ago,

ประมาณ 3 พันล้านปีก่อน

a single-celled photosynthetic bacterium began burping a new chemical

แบคทีเรียสังเคราะห์แสงเซลล์เดียว เริ่มคายสารเคมีชนิดใหม่

that was poisonous to nearly every species on Earth.

ที่เป็นพิษต่อเกือบทุกสายพันธุ์บนโลก

Over the following hundreds of millions of years,

หลายร้อยล้านปีถัดมา

more microorganisms began producing this toxic gas,

จุลินทรีย์จำนวนมากขึ้นเริ่มผลิตก๊าซพิษนี้

first saturating Earth's oceans and eventually its atmosphere.

โดยเริ่มแรกทำให้มหาสมุทรของโลกอิ่มตัว และในที่สุดชั้นบรรยากาศของมัน

Up here, this chemical changed the composition of pre-existing gases

บนนี้ สารเคมีนี้เปลี่ยนแปลง องค์ประกอบของก๊าซที่มีอยู่ก่อนอย่างมาก

so drastically that it caused a global ice age.

จนทำให้เกิดยุคน้ำแข็งทั่วโลก

And the name of this powerful, poisonous, world-changing gas? Oxygen.

แล้วชื่อของก๊าซที่ทรงพลัง เป็นพิษ และเปลี่ยนโลกนี้คืออะไรล่ะ มันคือ ออกซิเจน

In the millions of years since the Great Oxygen Catastrophe,

ในช่วงหลายล้านปีนับตั้งแต่เกิด มหันตภัยออกซิเจนครั้งใหญ่

most life, including all multicellular organisms,

สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ รวมถึงสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ทั้งหมด

have evolved to rely on this gas.

ได้วิวัฒนาการมาเพื่อพึ่งพาก๊าซนี้

However, there are some places where oxygen-averse microorganisms,

อย่างไรก็ตาม มีบางพื้นที่ ที่จุลินทรีย์ไม่ชอบออกซิเจน

like those from Earth's earliest days, have re-emerged.

เช่น จุลินทรีย์ในยุคแรก ๆ ของโลก ได้กลับมาอุบัติใหม่อีกครั้ง

Many of these places are in the ocean depths,

สถานที่เหล่านี้หลายแห่งอยู่ใต้น้ำลึก

beyond the reach of researchers.

ซึ่งอยู่นอกเหนือการเข้าถึงของนักวิจัย

But there are other bodies of water completely devoid of oxygen,

แต่ก็มีแหล่งน้ำอื่น ๆ ที่ไม่มีออกซิเจนเลย

yet close enough to the surface to explore.

แถมยังอยู่ใกล้พื้นดินเพียงพอที่จะสำรวจได้

And one such lake is hidden high in the Swiss Alps’ Piora Valley.

และทะเลสาบแห่งหนึ่งที่ซ่อนอยู่ สูงใน หุบเขาปีโอราของเทือกเขาแอลป์ของสวิส

Formed over 10,000 years ago,

ก่อตัวเมื่อ 10,000 ปีก่อน

Lake Cadagno is one of roughly 200 known meromictic lakes,

ทะเลสาบกาดาญโญ เป็นหนึ่งใน ทะเลสาบเมอโรมิกติกประมาณ 200 แห่ง

meaning it's actually two distinct bodies of water stacked on top of each other.

แปลว่า เป็นทะเลสาบที่ประกอบด้วย แหล่งน้ำที่แตกต่างกันสองชั้นทับซ้อนกัน

The top layer functions like a standard body of freshwater.

ชั้นบนเป็นเหมือนกับแหล่งน้ำจืดทั่ว ๆ ไป

It’s safe for swimming and known mostly for a plump and plentiful fish population

ปลอดภัยสำหรับการว่ายน้ำ และขึ้นชื่อเรื่อง ฝูงปลาที่อุดมสมบูรณ์และอุดมสมบูรณ์

that’s been the subject of local fishing legends for centuries.

ซึ่งเป็นตำนานในการตกปลา ท้องถิ่นมานานหลายศตวรรษ

But just 13 meters beneath that bounty is a dense, sulfurous, oxygen-free pool

แต่ลึกลงไปเพียง 13 เมตรจากผืนน้ำนั้น ก็คือ น้ำหนาแน่น กำมะถัน และปราศจากออกซิเจน

lethal to any multicellular life forms, fish included.

ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ รวมถึงปลาด้วย

In a typical lake, the entire body of water would gradually mix,

ในทะเลสาบทั่วไป น้ำทั้งหมดจะค่อย ๆ ผสมกัน

diffusing oxygen from the surface throughout.

และกระจายออกซิเจนจากผิวน้ำไปจนทั่ว

But these two layers never mix, as is the case with any meromictic lake.

แต่สองชั้นนี้ไม่เคยปะปนกัน เหมือนกับกรณีของทะเลสาบเมอโรมิกติกใด ๆ

And the reason for this divide in Cadagno

และสาเหตุของการแบ่งแยก ในทะเลสาบกาดาญโญ

is the waters’ unique chemical compositions.

ก็คือ องค์ประกอบทางเคมี ที่เป็นเอกลักษณ์ของน้ำ

Both layers are fed by rainwater flowing down the mountains,

ทั้งสองชั้นได้รับน้ำฝนที่ไหลลงมาตามภูเขา

however, this water can take two paths.

แต่น้ำนี้สามารถไปได้สองทาง

The first is to trickle down the granitic mountain directly into the top layer.

ทางแรก คือ การหยดหินแกรนิตลงสู่ชั้นบนสุดโดยตรง

The second is to seep into the Piora Valley’s vein of dolomite—

อย่างที่สองคือซึมเข้าไป ในเส้นโดโลไมต์ของหุบเขาปีโอรา

a porous rock full of salts such as sulfate.

ซึ่งเป็นหินที่มีรูพรุนซึ่งเต็มไปด้วยเกลือ เช่น ซัลเฟต

Rainwater that sinks into the dolomite will slowly inch towards the lake,

น้ำฝนที่จมลงในแร่โดโลไมต์ จะค่อย ๆ เคลื่อนตัวเข้าหาทะเลสาบ

all the while shedding its oxygen and picking up salts.

ในขณะเดียวกันก็ปล่อยออกซิเจน และดูดซับเกลือไปด้วย

Finally, this heavier water will cascade from sublacustrine springs

ในที่สุด น้ำที่หนักกว่านี้จะตกลงมา จากน้ำพุซับลาคัสทริน

below the lake’s surface,

ใต้พื้นผิวทะเลสาบ

forming the dense, salt-rich bottom layer.

กลายเป็นชั้นล่างที่หนาแน่นและอุดมด้วยเกลือ

This lower layer is anoxic, meaning oxygen free,

น้ำชั้นล่างนี้เป็นแอน็อกซิก ซึ่งหมายถึงไม่มีออกซิเจน

and will suffocate any oxygen-dependent life.

และจะทำให้สิ่งมีชีวิต ที่ต้องใช้ออกซิเจนหายใจไม่ออก

But it’s ideal for the kind of anaerobic bacteria that died off

แต่เหมาะสำหรับแบคทีเรีย ที่ไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งตายไป

in the Great Oxygen Catastrophe.

ในช่วงภัยพิบัติออกซิเจนครั้งใหญ่

The flow from the sublacustrine springs creates microenvironments

การไหลจากน้ำพุใต้ทะเลสาบ ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมจุลภาค

which feed large aggregates of microorganisms

ที่เป็นแหล่งอาหารของจุลินทรีย์จำนวนมาก

that emerge from the lakebed in strange and otherworldly shapes.

ที่โผล่ออกมาจากก้นทะเลสาบ ในรูปทรงแปลกตาและแปลกประหลาด

Various anaerobic microorganisms take in the water's sulfate

จุลินทรีย์ที่ไม่ใช้ออกซิเจนหลายชนิด ดูดซับซัลเฟตของน้ำ

and emit toxic sulfide.

และปล่อยซัลไฟด์ที่เป็นพิษออกมา

And at the border of these layers,

และที่ขอบของสองชั้นน้ำ

there’s a thin blanket mainly composed of pink-bodied Chromatium okenii:

มีเหมือนผ้าห่มบาง ๆ คลุม ส่วนใหญ่ประกอบ ด้วยเนื้อสีชมพู ของ โครมาเทียม โอเคนิไอ

a photosynthesizing bacterium that relies on this sulfur

แบคทีเรียสังเคราะห์แสงซึ่งอาศัยกำมะถันนี้

the way most plants rely on oxygen.

ในลักษณะเดียวกับ ที่พืชส่วนใหญ่พึ่งพาออกซิเจน

However, while neither water nor organisms move between the layers,

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าน้ำและสิ่งมีชีวิต จะไม่เคลื่อนที่ไปมาระหว่างสองชั้นน้ำ

these ecosystems aren’t completely out of touch.

แต่ระบบนิเวศเหล่านี้ก็ไม่ได้ ขาดจากกันโดยสิ้นเชิง

Chromatium okenii live at the top of the bottom layer

โครมาเทียม โอเคนิไอ อาศัยอยู่ที่ผิวสุดของน้ำชั้น

because they need to be as close to the sun as possible.

เนื่องจากต้องอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด

But while they never cross into the deadly oxygenated waters,

แต่ถึงแม้พวกมันจะไม่เคยข้ามไปใน น้ำที่มีออกซิเจนสุดแสนอันตราย

they’re close enough that organisms like zooplankton can dive down,

แต่พวกมันก็อยู่ใกล้พอที่จะให้สิ่งมีชีวิต อย่างแพลงก์ตอนสัตว์สามารถดำน้ำลงมา

eat them, and get back up.

กินพวกมัน และกลับขึ้นมาใหม่ได้

In fact, this relationship forms the bottom of the upper layer’s

อันที่จริง ความสัมพันธ์นี้ก่อให้เกิด ส่วนล่างสุดของห่วงโซ่อาหาร

robust food chain

ชั้นบนที่แข็งแกร่ง

supporting the lake’s legendary fish population.

ซึ่งค้ำจุนประชากรปลาในตำนานของทะเลสาบ

This unique ecology is more than just a boon for Cadagno’s fishermen.

ระบบนิเวศที่เป็นเอกลักษณ์นี้เป็นมากกว่า เป็นประโยชน์สำหรับชาวประมงในกาดาญโญ

Having access to an isolated anaerobic ecosystem

การเข้าถึงระบบนิเวศ แบบไม่ใช้ออกซิเจนแบบแยกเดี่ยว

allows scientists to model the world before the Great Oxygen Catastrophe.

ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถจำลองโลก ก่อนเกิดภัยพิบัติออกซิเจนครั้งใหญ่ได้

For example, when Chromatium okenii form their blanket,

ตัวอย่างเช่น เมื่อโครมาเทียม โอเคนิไอ ก่อตัวเป็นผ้าห่ม

they increase the density of that thin layer of water.

พวกมันเพิ่มความหนาแน่นของชั้นน้ำบาง ๆ

As the water sinks, these microorganisms are forced to swim back up,

ในขณะที่น้ำจม จุลินทรีย์เหล่านี้ จะถูกบังคับให้ว่ายกลับขึ้นมา

creating a minute mixing of water called bioconvection.

ทำให้เกิดการผสมน้ำในเวลาสั้น ๆ ที่เรียกว่า การพาความร้อนทางชีวภาพ

This billions of years old phenomenon might be a clue

ปรากฏการณ์อายุหลายพันล้านปีนี้ อาจเป็นข้อบ่งชี้ว่า

to how early life evolved the ability to swim.

สิ่งมีชีวิตในยุคแรกเริ่มพัฒนาความสามารถ ในการว่ายน้ำได้อย่างไร

And it’s just one of the many insights that await researchers

และนี่เป็นเพียงหนึ่งในข้อมูลเชิงลึกมากมาย ที่รอคอยนักวิจัย

studying Cadagno’s mysterious depths.

ที่กำลังศึกษาความลึกซึ้งอันลึกลับ ของทะเลสาบกาดาญโญ