Mystisk iltkilde opdaget på havbunden - Forsker med tab
Mystisk iltkilde opdaget på havbunden - Forsker med tab
Noget pumper ud store mængder ilt på bunden af Stillehavet, dybtgående, hvor en fuldstændig mangel på sollys gør fotosyntesen umulig.
Fænomenet blev opdaget i en region, der er dækket med gamle formationer i blomme-størrelse kaldet polymetale knolde, der kunne katalysere iltproduktion ved sandsynligvis at fremme opdelingen af vandmolekyler. Resultaterne offentliggøres i Nature Geoscience
"Vi har en anden iltkilde på planeten, bortset fra fotosyntesen," siger studiet af Mitachor Andrew Sweetman, en marine gulvøkolog ved Scottish Association for Marine Science i Oban - selvom mekanismen bag denne iltproduktion forbliver en mysterium. Resultaterne kunne også have indflydelse på forståelsen, som livet begyndte, siger han, såvel som de mulige effekter af tiefsebergban
Observationen er "fascinerende", siger Donald Canfield, en biogeochimist ved University of South Danmark i Odense. "Men jeg synes det er frustrerende, fordi det rejser mange spørgsmål og giver ikke så mange svar." Sweetman og hans medarbejdere bemærkede noget uoverensstemmende under feltarbejdet i 2013. Forskerne undersøgte havbundsøkosystemer i Clarion-Clipperton-Zone mellem Hawaii og Mexico, som er større end Indien og et potentielt mål for minedriften af metalrige pull. Under sådanne ekspeditioner frigiver teamet et modul, der synker ned på havbunden for at udføre automatiserede eksperimenter. Der driver modulet cylindriske kamre ned for at låse små sektioner af havbunden - sammen med lidt havvand - og skabe "et lukket mikrokosmos af havbunden", skriver forfatterne. "Lander" måler derefter, hvordan iltkoncentrationen i det låste havvand ændres over tidsperioder på op til flere dage. Uden fotosyntetiske organismer, der frigiver ilt i vandet, og med enhver anden organisme, der forbruger gassen, skal iltkoncentrationerne i kamrene langsomt falde. Sweetman har observeret dette i studier, som han gjorde i områder med sydlige, arktiske og indiske oceaner såvel som i Atlanterhavet. På verdensplan skylder økosystemer i havbunden deres eksistens til ilt, der bringes op af strømme fra overfladen, og ville hurtigt dø, hvis de blev afskåret. (Det meste af dette ilt kommer fra Nordatlanten og transporteres til verdens dybe oceaner af et "globalt transportbånd".) Men i Clarion Clipperton -zonen viste instrumenterne, at det låste vandrige, ikke fattigere, blev ilt. For det første tilskrev Sweetman aflæsningerne til en sensorfejl. Men fænomenet forekom igen og igen under de følgende ekspeditioner i 2021 og 2022 og blev bekræftet ved målinger med en alternativ teknologi. "Pludselig indså jeg, at jeg havde ignoreret denne potentielt fantastiske nye proces, 4.000 meter dybt på havbunden i otte år," siger Sweetman. Mængden af produceret ilt er ikke lav: gassen i kamrene når koncentrationer højere end i alger -rige overfladevand, siger Sweetman. Ingen af de andre regioner, som Sweetman undersøgte, indeholdt polymetale knolde, hvilket indikerer, at disse sten spiller en vigtig rolle i produktionen af dette "mørke ilt". Som den første test af denne hypotese gengav teamet de forhold, de fandt på havbunden i et laboratorium på deres skib. De overvågede prøver, der blev opsamlet af havbunden-inklusive polymetal knolde-og fandt, at iltkoncentrationen steg mindst midlertidigt. "De begynder at producere ilt til et bestemt punkt. Så stopper de," siger Sweetman - formodentlig fordi den energi, der driver vandmolekyler, er opbrugt. Dette rejser spørgsmålet om, hvor denne energi kommer fra. Hvis knoldene selv fungerede som batterier - energi genereret af en kemisk reaktion - ville de have været opbrugt for længe siden. Men knoldene kunne tjene som katalysatorer, der muliggør opdeling af vand og dannelse af molekylært ilt. Forskerne målte spændinger på overfladen af knolde og fandt spændingsforskelle på op til 0,95 volt. Dette er ikke helt tilstrækkeligt til den 1,5 volt, der kræves for at opdele et vandmolekyle, men i princippet kunne højere spændinger genereres, svarende til, hvordan batteri -spændinger kan fordobles ved at skifte to batterier i serie, siger Sweetman. MIT -forfatter Franz Geiger, en kemiker ved Northwestern University i Evanston, Illinois, siger, at det stadig er uklart, om reaktionen også skaber molekylært brint - som frigives i industrielle elektrolysereaktioner takket være en katalysator - eller protoner i vandet, mens den skubber de resterende elektroner andre steder. Men forståelsen kunne i sidste ende have nyttige applikationer, siger han. "Måske er der en plan på havbunden, der kan hjælpe os med at producere bedre katalysatorer." Eva Stüeken, en biogeochimist ved University of St. Andrews, Storbritannien, siger, at resultaterne også kunne have indflydelse på forslag til at se efter det mulige liv i lysspektret af ekstrasolære planeter. "Tilstedeværelsen af O 2 gas på andre planeter kan muligvis fortolkes med yderligere forsigtighed," siger hun. Sweetman siger, at forskere inden den dybe -sea bjergbygning begynder, hvis der skal kortlægge de områder, hvor ilt produceres. Ellers kan økosystemer, der er blevet afhængige af dette ilt, kollapse, hvis knoldene fjernes. "Hvis der produceres store mængder ilt, kan dette være vigtigt for de dyr, der bor der." iltstrømme
elektrisk potentiale
- >>
sweetman, A. K. et al. Nature Geosci . https://doi.org/10.1038/s41561-024-01480-8 (2024).