<Фигура клас = "Фигура"> <източник type = "image/webp" srcset = "https://media.nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-02393-7/d41586-02393-7_27374150.jpg?as=s=STOBP 767W, https://media.nature.com/lw319/magazine-assets/d41586-023px) 100vw, 76px

Нещо изпомпва големи количества кислород на дъното на Тихия океан, в дълбочини, в които пълната липса на слънчева светлина прави фотосинтезата невъзможна.

Феноменът е открит в регион, който е покрит със стари образувания с размер на слива, наречени полиметални грудки, които могат да катализират производството на кислород, като вероятно насърчават разделянето на водните молекули. Резултатите са публикувани в природа Geoscience 1

"Имаме друг източник на кислород на планетата, освен фотосинтезата", казва изследването Митахор Андрю Суитман, еколог на морския етаж в Шотландската асоциация за морска наука в Обан - въпреки че механизмът зад това производство на кислород остава загадка. Резултатите могат също да окажат влияние върху разбирането, тъй като животът е започнал, казва той, както и възможните ефекти на tiefsebergban

Наблюдението е "завладяващо", казва Доналд Кенфийлд, биогеохимист в Университета на Южна Дания в Оденс. "Но ми е разочароващо, защото повдига много въпроси и не дава много отговори."

Sweetman и неговите служители забелязаха донякъде несъответстващи по време на теренната работа през 2013 г. Изследователите изследваха екосистемите на морското дъно в Clarion-Clipperton-zone Между Хавай и Мексико, който е по-голям от Индия и потенциална цел за добив на метална рубина. По време на подобни експедиции екипът пуска модул, който потъва на морското дъно, за да проведе автоматизирани експерименти. Там модулът задвижва цилиндрични камери надолу, за да заключи малки участъци от морското дъно - заедно с малко морска вода - и да създаде „затворен микрокосмос на морското дъно“, пишат авторите. След това „Lander“ измерва как концентрацията на кислород в заключената морска вода се променя във времето до няколко дни.

Окислени потоци

Без никакви фотосинтетични организми, които отделят кислород във водата, и с всеки друг организъм, който консумира газа, концентрациите на кислород в камерите трябва бавно да спадат. Sweetman е наблюдавал това в проучвания, които е направил в райони на Южен, Арктика и Индийския океан, както и в Атлантическия океан. В световен мащаб, екосистемите на морското дъно дължат съществуването си на кислорода, който се издига от течения от повърхността и бързо ще умре, ако бъдат отрязани. (По -голямата част от този кислород идва от Северния Атлантически океан и се транспортира до дълбоките океани на света чрез „глобален конвейер“.)

Но в зоната на Clarion Clipperton инструментите показват, че заключената вода, по -богата, а не по -бедна, става кислород. Първо, Sweetman приписва показанията на сензорна грешка. Но явлението се наблюдава отново и отново по време на следващите експедиции през 2021 и 2022 г. и е потвърдено чрез измервания с алтернативна технология. „Изведнъж разбрах, че съм пренебрегнал този потенциално невероятен нов процес, дълбочина 4000 метра на морското дъно за осем години“, казва Суитман.

<Фигура клас = "Фигура"> <източник type = "image/webp" srcset = "https://media.nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-02393-7/d41586-02393-7_27374152.jpg?as=s=s=s=s=s=s=s=S=S=STOBP 767W, https://media.nature.com/lw319/magazine-assets/d41586-02323-7/d41586-02393-7_27374152.jpg? Подробен изглед на грудка върху чиния на Петри.

Количеството на произведения кислород не е ниско: газът в камерите достига концентрации по -високи от това в повърхностните води на водорасли, казва Суитман. Нито един от другите региони, които Sweetman изследва, не съдържаше полиметални грудки, което показва, че тези камъни играят важна роля в производството на този „тъмен кислород“.

Като първи тест на тази хипотеза, екипът възпроизведе условията, които откриха на морското дъно в лаборатория на техния кораб. Те наблюдаваха проби, които бяха събрани от полиметалните грудки на морското дъно, и установяват, че концентрацията на кислород се увеличава поне временно. "Те започват да произвеждат кислород до определен момент. Тогава те спират", казва Суитман - вероятно защото енергията, която задвижва водните молекули, е изчерпана. Това повдига въпроса откъде идва тази енергия. Ако самите грудки действаха като батерии - енергия, генерирана от химическа реакция - те щяха да бъдат изчерпани отдавна.

Електрически потенциал

Но грудките могат да служат като катализатори, които позволяват разделянето на водата и образуването на молекулен кислород. Изследователите измерват напрежението върху повърхността на грудките и откриха разлики в напрежението до 0,95 волта. Това не е напълно достатъчно за 1,5 волта, които са необходими за разделяне на водна молекула, но по принцип могат да бъдат генерирани по -високи напрежения, подобно на това как напрежението на батерията може да бъде удвоено чрез превключване на две батерии последователно, казва Суитман.

авторът на MIT Франц Гейгер, химик от Северозападния университет в Еванстън, Илинойс, казва, че все още не е ясно дали реакцията също създава молекулен водород - който се отделя в индустриалните реакции на електролиза, благодарение на катализатор - или протони във водата, докато тя натиска останалите електрони другаде. Но разбирането в крайна сметка може да има полезни приложения, казва той. "Може би на морското дъно има план, който би могъл да ни помогне да произвеждаме по -добри катализатори."

Ева Стюйкен, биогеохимист в Университета в Сейнт Андрюс, Великобритания, казва, че резултатите могат също да окажат влияние върху предложенията за търсене на възможен живот в лекия спектър на екстрасоларни планети. "Наличието на O 2 газ на други планети може да се наложи да се тълкува с допълнителна предпазливост", казва тя.

Sweetman казва, че изследователите преди да започне сградата на планината дълбока море, трябва да картографира районите, където се произвежда кислород. В противен случай екосистемите, които са станали зависими от този кислород, могат да се срутят, ако грудките се отстранят. "Ако се произвеждат големи количества кислород, това може да е важно за животните, живеещи там."