Międzynarodowy zespół naukowców odkrył, że minerały metaliczne na dnie oceanu produkują tlen – 4000 m pod powierzchnią! To zaskakujące odkrycie podważa długo utrzymywany pogląd, że tylko organizmy przeprowadzające fotosyntezę – np. rośliny i algi – są zdolne do produkcji tego pierwiastka na Ziemi. Okazuje się jednak, że jest inny sposób.
Czytaj też: Takiego tlenu jeszcze nigdy nie obserwowaliśmy. Okazał się dziwniejszy niż się spodziewano
Dr Andrew Sweetman ze Scottish Association for Marine Science (SAMS) dokonał odkrycia “ciemnego tlenu” podczas badań terenowych na statku na Oceanie Spokojnym. Szczegóły opisano w czasopiśmie Nature Geoscience.
Dr Andrew Sweetman z SAMS mówi:
Aby na planecie mogło narodzić się życie tlenowe, musi być tlen, a nasza dotychczasowa wiedza była taka, że zaopatrzenie Ziemi w tlen zaczęło się od organizmów fotosyntetyzujących. Ale teraz wiemy, że tlen jest wytwarzany w głębinach morskich, gdzie nie ma światła. Myślę, że musimy zatem ponownie rozważyć pytania takie jak to, gdzie mogło rozpocząć się życie tlenowe?
Jak głębinowe “geobaterie” wytwarzają tlen
Dr Sweetman dokonał odkrycia podczas pobierania próbek w strefie Clarion-Clipperton, regionu równin głębinowych o szerokości kontynentalnej części Stanów Zjednoczonych, rozciągającego się od zachodniego wybrzeża Meksyku do środka Oceanu Spokojnego, na południe od Hawajów. Kiedy jego zespół początkowo wykrył tlen, założył, że sprzęt musi być zepsuty.
Czytaj też: Oazy życia odkryte w oceanicznych głębinach. Tak mogą wyglądać organizmy pozaziemskie
Naukowcy kalibrowali czujniki i powtarzali badania przez 10 lat, ale odczyty zawsze były podobne. Aby zbadać tę zagadkę, zebrano kilka polimetalicznych konkrecji, które są mieszanką różnych minerałów, o wielkości od maleńkich drobin do pokaźnego ziemniaka. Uczeni chcieli sprawdzić w warunkach laboratoryjnych, czy mają one coś wspólnego z produkcją “ciemnego tlenu”.
Konkrecje te pokrywają rozległe obszary dna oceanu i są uważane za naturalne złoża metali ziem rzadkich, takich jak kobalt, mangan i nikiel, niezbędnych do produkcji akumulatorach. Ale dzięki właściwościom elektrochemicznym mogą także oddziaływać na środowisko morskie.
Naukowcy wykazali, że pojedyncze polimetaliczne konkrecje wytwarzają napięcia do 0,95 V. Gdy zaś są skupione razem, jak baterie w szeregu, mogą łatwo osiągnąć napięcie 1,5 V wymagane do rozdzielenia tlenu od wody w reakcji elektrolizy. To coś na kształ naturalnej “geobaterii”, która daje życie wielu oceanicznym organizmom.
Chociaż jest jeszcze wiele do zbadania, np. skala zjawiska, to odkrycie oferuje możliwe wyjaśnienie tajemniczego uporczywego utrzymywania się oceanicznych “martwych stref” przez dziesięciolecia po zakończeniu wydobycia głębinowego.
Dr Franz Geiger z Northwestern University, który stworzył aparaturę pozwalającą na wykrycie “ciemnego tlenu”, mówi:
W 2016 i 2017 r. biolodzy morscy odwiedzili miejsca, w których eksploatowano złoża w latach 80. XX wieku i odkryli, że nawet bakterie nie odrodziły się na tych obszarach. Jednak w regionach, w których nie eksploatowano złóż, życie morskie rozkwitło. Dlaczego takie “martwe strefy” utrzymują się przez dziesięciolecia, wciąż nie wiadomo. Jednak stawia to poważny znak zapytania nad strategiami wydobycia z dna morskiego, ponieważ różnorodność fauny dna oceanu w obszarach bogatych w konkrecje jest wyższa niż w najbardziej zróżnicowanych lasach tropikalnych.
Oprócz tych implikacji dla wydobycia głębinowego, “ciemny tlen” wywołuje również kaskadę nowych pytań dotyczących pochodzenia życia tlenowego na Ziemi. Starożytne sinice od dawna są uznawane za pierwszych dostarczycieli tlenu niezbędnego do ewolucji złożonego życia miliardy lat temu, ale prawda może być zupełnie inna.