Fuente misteriosa de oxígeno descubierta en el fondo del mar - investigador con pérdida

Algo bombea grandes cantidades de oxígeno en el fondo del Océano Pacífico, en profundidades en las que una completa falta de luz solar hace que la fotosíntesis sea imposible.

El fenómeno se descubrió en una región que está cubierta con formaciones viejas de tamaño ciruelto llamado tubérculos polimetales que podrían catalizar la producción de oxígeno al promover la división de las moléculas de agua. Los resultados se publican en Nature Geoscience 1 .

"Tenemos otra fuente de oxígeno en el planeta, aparte de la fotosíntesis", dice el estudio Mitachor Andrew Sweetman, un ecologista de piso marino de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas en Oban, aunque el mecanismo detrás de esta producción de oxígeno sigue siendo un misterio. Los resultados también podrían tener un impacto en la comprensión, ya que la vida comenzó, dice, así como los posibles efectos de Tiefsebergban

La observación es "fascinante", dice Donald Canfield, un biogeochimista de la Universidad de South Dinamarca en Odense. "Pero me resulta frustrante porque plantea muchas preguntas y no proporciona muchas respuestas".

Sweetman y sus empleados se dieron cuenta de un tanto discrepado durante el trabajo de campo en 2013. Los investigadores examinaron los ecosistemas de fondo marino en el Clarion-Clipperton-Zone Entre Hawai y México, que es más grande que la India y un objetivo potencial para la minería de la bombilla rica en metal. Durante tales expediciones, el equipo libera un módulo que se hunde al fondo del mar para llevar a cabo experimentos automatizados. Allí, el módulo conduce cámaras cilíndricas para bloquear pequeñas secciones del fondo del mar, junto con un poco de agua de mar, y crear "un microcosmos cerrado del fondo del mar", escriben los autores. El "lander" luego mide cómo la concentración de oxígeno en el agua de mar cerrada cambia en los períodos de tiempo de hasta varios días.

flujos de oxígeno

Sin ningún organismo fotosintético que libere oxígeno en el agua, y con cualquier otro organismo que consuma el gas, las concentraciones de oxígeno dentro de las cámaras deben caer lentamente. Sweetman ha observado esto en los estudios que hizo en áreas de los océanos sur, árticos e Índicos, así como en el Atlántico. En todo el mundo, los ecosistemas del fondo del mar deben su existencia al oxígeno, que es criado por corrientes de la superficie, y moriría rápidamente si se cortaron. (La mayor parte de este oxígeno proviene del Atlántico Norte y es transportado a los océanos profundos del mundo por una "cinta transportadora global".)

Pero en la zona Clarion Clipperton, los instrumentos mostraron que el agua cerrada más rica, no más pobre, se volvió oxígeno. Primero, Sweetman atribuyó las lecturas a un error del sensor. Pero el fenómeno ocurrió una y otra vez durante las siguientes expediciones en 2021 y 2022 y se confirmó mediante mediciones con una tecnología alternativa. "De repente me di cuenta de que había ignorado este nuevo proceso potencialmente sorprendente, de 4.000 metros de profundidad en el fondo del mar durante ocho años", dice Sweetman.

La cantidad de oxígeno producido no es baja: el gas en las cámaras alcanza concentraciones más alta que la de las aguas superficiales ricas en algas, dice Sweetman. Ninguna de las otras regiones que Sweetman examinó contenía tubérculos polimetales, lo que indica que estas piedras juegan un papel importante en la producción de este "oxígeno oscuro".

Como la primera prueba de esta hipótesis, el equipo reprodujo las condiciones que encontraron en el fondo del mar en un laboratorio en su barco. Monitorearon las muestras que fueron recolectadas por los tubérculos polimetales, incluidos en el fondo del mar, y descubrieron que la concentración de oxígeno aumentó al menos temporalmente. "Comienzan a producir oxígeno hasta cierto punto. Luego se detienen", dice Sweetman, presumiblemente porque la energía que impulsa las moléculas de agua se agota. Esto plantea la cuestión de dónde proviene esta energía. Si los tubérculos actuaran como baterías, energía generada por una reacción química, se habrían agotado hace mucho tiempo.

potencial eléctrico

Pero los tubérculos podrían servir como catalizadores que permiten la división del agua y la formación de oxígeno molecular. Los investigadores midieron las tensiones en la superficie de los tubérculos y encontraron diferencias de tensión de hasta 0,95 voltios. Esto no es del todo suficiente para los 1.5 voltios que se requieren para dividir una molécula de agua, pero en principio se podrían generar voltajes más altos, de manera similar a la forma en que se pueden duplicar la tensión de la batería al cambiar dos baterías en serie, dice Sweetman.

El autor

MIT, Franz Geiger, químico de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, dice que todavía no está claro si la reacción también crea hidrógeno molecular, que se libera en las reacciones de electrólisis industrial gracias a un catalizador, o protones en el agua mientras empuja los electrones restantes en otro lugar. Pero la comprensión podría tener aplicaciones útiles, dice. "Quizás hay un plan en el fondo del mar que podría ayudarnos a producir mejores catalizadores".

Eva Stüeken, un biogeochimista de la Universidad de St Andrews, Gran Bretaña, dice que los resultados también podrían tener un impacto en las sugerencias para buscar una posible vida en el espectro de la luz de los planetas extrasolares. "La presencia de gas O _{2 en otros planetas puede tener que interpretarse con precaución adicional", dice ella.}

Sweetman dice que los investigadores antes de que comience el edificio de la montaña del mar profundo debe mapear las áreas donde se produce el oxígeno. De lo contrario, los ecosistemas que se han vuelto dependientes de este oxígeno podrían colapsar si se eliminan los tubérculos. "Si se producen grandes cantidades de oxígeno, esto puede ser importante para los animales que viven allí".