Merepõrandalt avastatud salapärane hapnikuallikas - teadlane kaotusega

Veröffentlicht:

Von:

Erfahren Sie mehr über die faszinierende Entdeckung eines neuen Sauerstoffproduktionsmechanismus im tiefen Pazifischen Ozean. Forscher vermuten, dass polymetallische Knollen eine wichtige Rolle dabei spielen könnten. Die Ergebnisse wurden in Nature Geoscience veröffentlicht.
Lisateavet Vaikse ookeani sügava hapniku tootmise mehhanismi põneva avastamise kohta saate lisateavet. Teadlased kahtlustavad, et polümetallilised mugulad võivad selles mängida olulist rolli. Tulemused avaldati ajakirjas Nature Geoscience. (Symbolbild/natur.wiki)

Midagi pumbab Vaikse ookeani põhjas välja suures koguses hapnikku, sügavuses, kus täielik päikesevalguse puudumine muudab fotosünteesi võimatuks.

Nähtus avastati piirkonnas, mis on kaetud vanade ploomisuuruste moodustistega, mida nimetatakse polümetaalmugulateks, mis võivad hapniku tootmist katalüüsiks, soodustades tõenäoliselt veemolekulide lõhenemist. Tulemused on avaldatud ajakirjas Nature Geoscience 1

"Lisaks fotosünteesile on planeedil veel üks hapnikuallikas," ütleb uurimus Mitachor Andrew Sweetman, Šotimaa mereteaduse assotsiatsiooni Obanis asuv merepõranda ökoloog - ehkki selle hapnikutootmise mehhanism on endiselt salapära. Tulemused võivad mõjutada ka mõistmist, kuna elu algas, samuti Tiefsebergban

Vaatlus on "põnev", ütles Odense Lõuna -Taani ülikooli biogeokimist Donald Canfield. "Kuid minu arvates on see pettumust valmistav, kuna see tekitab palju küsimusi ega anna väga palju vastuseid."

Sweetman ja tema töötajad märkasid 2013. aastal välitööde ajal mõnevõrra erinevaid. Teadlased uurisid merepõranda ökosüsteeme Clarion-Clipperton-Zone Hawaii ja Mehhiko vahel, mis on Indiast suurem, ja potentsiaalne eesmärk metall-richi sibula kaevandamiseks. Selliste ekspeditsioonide ajal vabastab meeskond mooduli, mis vajub merepõrandale automatiseeritud katsete läbiviimiseks. Seal ajab moodul silindrilisi kambreid alla, et lukustada merepõhja väikesed lõigud - koos väikese mereveega - ja luua "merepõhja suletud mikrokosmose", kirjutavad autorid. Seejärel mõõdab "Lander", kuidas lukustatud merevee hapniku kontsentratsioon muutub kuni mitme päeva jooksul.

hapnikuvood

Ilma igasuguste fotosünteetiliste organismideta, mis vabastavad hapnikku vette, ja mis tahes muu gaasi tarbiva organismiga, peaksid kambrites olevad hapniku kontsentratsioonid aeglaselt langema. Sweetman on seda täheldanud uuringutes, mida ta tegi nii Lõuna-, Arktika ja India ookeanide piirkondades kui ka Atlandi ookeani piirkonnas. Merepõranda ökosüsteemid võlgnevad oma olemasolu hapnikule, mille pinnast üles toovad ja surevad kiiresti, kui need katkestaksid. (Suurem osa sellest hapnikust pärineb Põhja -Atlandi ookeanist ja seda veetakse maailma sügavatesse ookeanidesse "globaalse konveierilindi" abil.)

Kuid Clarion Clippertoni tsoonis näitasid instrumendid, et lukustatud vesi rikkamaks, mitte vaesemaks, sai hapnikuks. Esiteks omistas Sweetman näidud anduri tõrkele. Kuid nähtus leidis aset ikka ja jälle järgmiste ekspeditsioonide ajal aastatel 2021 ja 2022. aastal ning seda kinnitati alternatiivse tehnoloogia abil. "Järsku mõistsin, et olin seda potentsiaalselt hämmastavat uut protsessi ignoreerinud, 4000 meetrit sügaval merepõrandal kaheksa aastat," ütleb Sweetman.

toodetud hapniku kogus ei ole madal: kambrites sisalduv gaas saavutab kontsentratsiooni kõrgemad kui vetikate rikastes pinnavetes, ütles Sweetman. Ükski teine ​​uuritud piirkond ei sisaldanud polümetaalseid mugulaid, mis näitab, et need kivid mängivad olulist rolli selle "tumeda hapniku" tootmisel.

Selle hüpoteesi esimese testina reprodutseeris meeskond tingimusi, mille nad merepõhjalt oma laeva laborist leidsid. Nad jälgisid proove, mis kogusid merepõrandal, sealhulgas polümetaalmugulad, ja leidsid, et hapniku kontsentratsioon suurenes vähemalt ajutiselt. "Nad hakkavad hapnikku teatud hetkeni tootma. Siis nad peatuvad," ütleb Sweetman - arvatavasti seetõttu, et veemolekule ajav energia on kurnatud. See tõstatab küsimuse, kust see energia pärineb. Kui mugulad ise tegutseksid akudena - keemilise reaktsiooni tekitatud energiaga -, oleksid nad juba ammu kurnatud.

elektripotentsiaal

Kuid mugulad võiksid olla katalüsaatoritena, mis võimaldavad vee lõhenemist ja molekulaarse hapniku moodustumist. Teadlased mõõtsid pingeid mugulate pinnal ja leidsid pinge erinevusi kuni 0,95 volti. See ei ole täielikult piisav 1,5 -voldise jaoks, mis on vajalik veemolekuli jagamiseks, kuid põhimõtteliselt võiks genereerida kõrgemaid pingeid, sarnaselt sellega, kuidas aku pinged saavad kahekordistada, vahetades kaks aku, ütles Sweetman.

MIT autor Franz Geiger, Illinoisi Evanstoni Northwesterni ülikooli keemik, ütleb, et pole endiselt ebaselge, kas reaktsioon loob ka molekulaarse vesiniku - mis vabastatakse tööstuslikes elektrolüüsi reaktsioonides tänu katalüsaatorile - või prootonitele vees, samal ajal kui see surub ülejäänud elektronid mujale. Kuid mõistmisel võiks lõpuks olla kasulikke rakendusi, ütles ta. "Võib -olla on merepõrandal plaan, mis aitaks meil paremaid katalüsaatoreid toota."

Suurbritannia St Andrewsi ülikooli biogeokimist

Eva Süken ütleb, et tulemused võivad mõjutada ka ettepanekuid otsida võimalikku elu ekstrasolaarsete planeetide heledas spektris. "O 2 gaasi olemasolu teistel planeetidel tuleb tõlgendada täiendava ettevaatusega," ütleb ta.

Sweetman ütleb, et teadlased enne sügava maaga mägihoone algust peaksid kaardistama hapniku toodetud alad. Vastasel juhul võivad mugulate eemaldamisel sellest hapnikust sõltuvad ökosüsteemid variseda. "Kui toodetakse suures koguses hapnikku, võib see seal elavate loomade jaoks olla oluline."

  1. Sweetman, A. K. et al. loodus geosci . https://doi.org/10.1038/S41561-024-01480-8 (2024).

    Artikkel
    Google Schoar

    2. Downlorenc