Kaut kas izsūknē lielu daudzumu skābekļa Klusā okeāna dibenā, dziļumā, kur pilnīgs saules gaismas trūkums padara neiespējamu fotosintēzi.

Šī parādība tika atklāta reģionā, kas klāts ar seniem, plūmju lieluma veidojumiem, ko sauc par polimetāla mezgliņiem, kas varētu katalizēt skābekļa ražošanu, iespējams, veicinot ūdens molekulu šķelšanos. Rezultāti ir iekšāDabas ģeozinātne 1publicēts.

"Mums uz planētas ir vēl viens skābekļa avots, izņemot fotosintēzi," saka pētījuma līdzautors Endrjū Svītmens, Skotijas Jūras zinātnes asociācijas Obanā, Apvienotajā Karalistē, jūras dibena ekologs, lai gan šīs skābekļa ražošanas mehānisms joprojām ir noslēpums. Viņš saka, ka atklājumi varētu arī ietekmēt izpratni par to, kā dzīve sākās, kā arī iespējamo ietekmi dziļjūras ieguve reģionā.

Novērojums ir “aizraujošs”, saka Donalds Kanfīlds, bioģeohimists Dienviddānijas Universitātē Odensē. "Bet man tas šķiet kaitinoši, jo tas rada daudz jautājumu un nesniedz ļoti daudz atbilžu."

Svītmens un viņa līdzstrādnieki pirmo reizi pamanīja kaut ko pretrunīgu lauka darbu laikā 2013. gadā. Pētnieki pētīja jūras dibena ekosistēmas Clarion-Clipperton zona starp Havaju salām un Meksiku, kas ir lielāka par Indiju un ir potenciāls mērķis ar metāliem bagātu mezgliņu ieguvei. Šādu ekspedīciju laikā komanda izlaiž moduli, kas nogrimst okeāna dibenā, lai veiktu automatizētus eksperimentus. Tur modulis virza uz leju cilindriskas kameras, lai noblīvētu nelielas jūras dibena daļas - kopā ar kādu jūras ūdeni - un izveidotu "slēgtu jūras dibena mikrokosmu", raksta autori. Pēc tam "nosēdētājs" mēra, kā mainās skābekļa koncentrācija noslēgtajā jūras ūdenī vairāku dienu laikā.

Skābekļa plūsmas

Ja fotosintētiski organismi neizdala skābekli ūdenī, un ja kāds cits gāzi patērē, skābekļa koncentrācijai kamerās vajadzētu lēnām samazināties. Svītmens to novērojis pētījumos, ko viņš veica Dienvidu, Arktikas un Indijas okeāna apgabalos, kā arī Atlantijas okeānā. Jūras dibena ekosistēmas visā pasaulē ir par savu eksistenci, pateicoties skābeklim, ko no virsmas nes straumes, un tās ātri nomirtu, ja tās tiktu atdalītas. (Lielākā daļa šī skābekļa nāk no Ziemeļatlantijas un tiek transportēta uz pasaules dziļajiem okeāniem ar "globālo konveijera lenti".)

Bet Clarion-Clipperton zonā instrumenti parādīja, ka slēgtais ūdens kļuva bagātāks, nevis nabadzīgāks ar skābekli. Sākumā Svītmens rādījumus attiecināja uz sensora kļūdu. Taču šī parādība atkārtojās atkal un atkal turpmākajās ekspedīcijās 2021. un 2022. gadā, un to apstiprināja mērījumi, izmantojot alternatīvu tehniku. "Pēkšņi es sapratu, ka astoņus gadus esmu ignorējis šo potenciāli apbrīnojamo jauno procesu 4000 metru dziļumā okeāna dibenā," saka Svītmens.

Eine detaillierte Ansicht einer Knolle auf einer Petrischale.

Saražotā skābekļa daudzums nav mazs: gāze kamerās sasniedz augstāku koncentrāciju nekā ar aļģēm bagātajos virszemes ūdeņos, saka Svītmens. Nevienā no citiem Sweetman pārbaudītajiem reģioniem nebija polimetāla mezgliņu, kas liecina, ka šiem akmeņiem ir svarīga loma šī "tumšā skābekļa" ražošanā.

Kā pirmo šīs hipotēzes pārbaudi komanda atveidoja apstākļus, ko viņi atrada jūras dibenā sava kuģa laboratorijā. Viņi uzraudzīja paraugus, kas savākti no jūras dibena, tostarp polimetāla mezgliņus, un konstatēja, ka skābekļa koncentrācija vismaz īslaicīgi palielinājās. "Viņi sāk ražot skābekli līdz noteiktam punktam. Tad viņi apstājas," saka Svītmens, iespējams, tāpēc, ka enerģija, kas virza ūdens molekulu šķelšanos, ir izsmelta. Tas rada jautājumu, no kurienes nāk šī enerģija. Ja paši bumbuļi darbotos kā baterijas – ķīmiskās reakcijas ceļā ģenerētu enerģiju –, tie jau sen būtu izsmelti.

Elektriskais potenciāls

Bet mezgliņi varētu kalpot kā katalizatori, kas ļauj sadalīt ūdeni un veidot molekulāro skābekli. Pētnieki izmērīja spriegumu uz bumbuļu virsmas un atklāja sprieguma atšķirības līdz 0,95 voltiem. Lai gan tas ne tuvu netuvojas 1,5 voltiem, kas nepieciešami ūdens molekulas sadalīšanai, principā var radīt lielāku spriegumu, līdzīgi kā akumulatora spriegumu var dubultot, savienojot divas baterijas virknē, saka Svītmens.

Līdzautors Francs Geigers, ķīmiķis Ziemeļrietumu universitātē Evanstonā, Ilinoisā, saka, ka joprojām nav skaidrs, vai reakcija rada arī molekulāro ūdeņradi - kas notiek rūpnieciskās elektrolizatora reakcijās, pateicoties katalizatoram - vai atbrīvo protonus ūdenī, vienlaikus nospiežot atlikušos elektronus citur. Bet sapratnei galu galā varētu būt noderīgas pielietojums, viņš saka. "Iespējams, tur jūras gultnē ir projekts, kas varētu palīdzēt mums izveidot labākus katalizatorus."

Apvienotās Karalistes Sentendrjūsas universitātes bioģeohimiste Eva Stīkena saka, ka rezultāti varētu ietekmēt arī ierosinājumus meklēt iespējamās dzīvības pazīmes ārpussolāro planētu gaismas spektrā. “O klātbūtne2"Gāze uz citām planētām var būt jāinterpretē ar papildu piesardzību," viņa saka.

Svītmens saka, ka pirms dziļūdens ieguves sākuma pētniekiem vajadzētu kartēt apgabalus, kur tiek ražots skābeklis. Pretējā gadījumā ekosistēmas, kas ir kļuvušas atkarīgas no šī skābekļa, var sabrukt, ja mezgli tiek noņemti. "Ja tiek ražots liels skābekļa daudzums, tas potenciāli būs svarīgi dzīvniekiem, kas tur dzīvo."