(Max-Width) 319px, (min-width: 1023px) 100VW, 767PX">

Iets pompt grote hoeveelheden zuurstof op de bodem van de Stille Oceaan, in diepten waarin een volledig gebrek aan zonlicht fotosynthese onmogelijk maakt.

Het fenomeen werd ontdekt in een gebied dat is bedekt met oude formaties met pruimengrote formaties die polymetale knollen worden genoemd die de zuurstofproductie kunnen katalyseren door waarschijnlijk de splitsing van watermoleculen te bevorderen. De resultaten worden gepubliceerd in Nature Geoscience 1

"We hebben nog een zuurstofbron op de planeet, afgezien van fotosynthese", zegt studie Mitachor Andrew Sweetman, een ecoloog van de Marine Floor bij de Scottish Association for Marine Science in Oban - hoewel het mechanisme achter deze zuurstofproductie een mysterie blijft. De resultaten kunnen ook een impact hebben op het begrip, zoals het leven begon, zegt hij, evenals de mogelijke effecten van Tiefsebergban

De observatie is "fascinerend", zegt Donald Canfield, een biogeochimist aan de Universiteit van South Denemarken in Odense. "Maar ik vind het frustrerend omdat het veel vragen oproept en niet veel antwoorden biedt."

Sweetman en zijn werknemers merkten in 2013 enigszins discrepied op tijdens het veldwerk. De onderzoekers onderzochten zeevloerecosystemen in de Clarion-Clipperton-Zone Tussen Hawaii en Mexico, dat groter is dan India en een potentieel doel voor de mijnbouw van metaal-rijke bol. Tijdens dergelijke expedities brengt het team een ​​module uit die zinkt naar de zeebodem om geautomatiseerde experimenten uit te voeren. Daar drijft de module cilindrische kamers naar beneden om kleine delen van de zeebodem te vergrendelen - samen met een beetje zeewater - en het creëren van "een gesloten microkosmos van de zeebodem", schrijven de auteurs. De "lander" meet vervolgens hoe de zuurstofconcentratie in de vergrendelde zeewater verandert in de tijdsperioden van maximaal enkele dagen.

zuurstofstromen

Zonder fotosynthetische organismen die zuurstof in het water afgeven, en met elk ander organisme dat het gas verbruikt, moeten de zuurstofconcentraties in de kamers langzaam dalen. Sweetman heeft dit in studies waargenomen die hij deed in gebieden in Zuid -, Arctische en Indische Oceaan en in de Atlantische Oceaan. Wereldwijd hebben zeevloerecosystemen hun bestaan ​​te danken aan de zuurstof, die door stromingen van het oppervlak wordt opgevoed en snel zou sterven als ze zouden worden afgesneden. (Het grootste deel van deze zuurstof komt uit de Noord -Atlantische Oceaan en wordt door een "wereldwijde transportband" naar de diepe oceanen van de wereld getransporteerd.)

Maar in de Clarion Clipperton -zone toonden de instrumenten aan dat het vergrendelde water rijker, niet armer, zuurstof werd. Eerst schreef Sweetman de metingen toe aan een sensorfout. Maar het fenomeen trad steeds opnieuw voor tijdens de volgende expedities in 2021 en 2022 en werd bevestigd door metingen met een alternatieve technologie. "Plots realiseerde ik me dat ik dit potentieel verbazingwekkende nieuwe proces had genegeerd, 4.000 meter diep op de zeebodem gedurende acht jaar", zegt Sweetman.

(Max-Width) 319px, (min-width: 1023px) 100VW, 767PX"> A detailed view of a tuber on a petri dish.

De hoeveelheid geproduceerde zuurstof is niet laag: het gas in de kamers bereikt concentraties hoger dan dat in oppervlaktewateren van algen, zegt Sweetman. Geen van de andere regio's die Sweetman onderzocht, bevat polymetale knollen, wat aangeeft dat deze stenen een belangrijke rol spelen bij de productie van deze "donkere zuurstof".

Als de eerste test van deze hypothese, reproduceerde het team de omstandigheden die ze op de zeebodem vonden in een laboratorium op hun schip. Ze volgden monsters die werden verzameld door de zeebodem, inclusief polymetale knollen-en ontdekten dat de zuurstofconcentratie ten minste tijdelijk toenam. "Ze beginnen zuurstof tot een bepaald punt te produceren. Dan stoppen ze", zegt Sweetman - vermoedelijk omdat de energie die watermoleculen aandrijft, is uitgeput. Dit roept de vraag op waar deze energie vandaan komt. Als de knollen zelf fungeerden als batterijen - energie gegenereerd door een chemische reactie - zouden ze lang geleden zijn uitgeput.

elektrische potentiaal

Maar de knollen kunnen dienen als katalysatoren die het splitsing van water en de vorming van moleculaire zuurstof mogelijk maken. De onderzoekers maten spanningen op het oppervlak van knollen en vonden spanningsverschillen tot 0,95 volt. Dit is niet helemaal voldoende voor de 1,5 volt die nodig zijn om een ​​watermolecuul te splitsen, maar in principe kunnen hogere spanningen worden gegenereerd, vergelijkbaar met hoe batterijspanningen kunnen worden verdubbeld door twee batterijen in serie te schakelen, zegt Sweetman.

MIT -auteur Franz Geiger, een chemicus aan de Northwestern University in Evanston, Illinois, zegt dat het nog steeds onduidelijk is of de reactie ook moleculaire waterstof creëert - die wordt vrijgegeven in industriële elektrolyse -reacties dankzij een katalysator - of protonen in het water terwijl het de resterende elektronen elders duwt. Maar het begrip zou uiteindelijk nuttige toepassingen kunnen hebben, zegt hij. "Misschien is er een blauwdruk op de zeebodem die ons kan helpen betere katalysatoren te produceren."

Eva Stüeken, een biogeochimist aan de Universiteit van St. Andrews, Groot -Brittannië, zegt dat de resultaten ook een impact kunnen hebben op suggesties om te zoeken naar mogelijk leven in het lichtspectrum van extrasolaire planeten. "De aanwezigheid van o 2 gas op andere planeten moet mogelijk met extra voorzichtigheid worden geïnterpreteerd," zegt ze.

Sweetman zegt dat onderzoekers vóór het diepe berggebouw begint, moeten de gebieden in kaart brengen waar zuurstof wordt geproduceerd. Anders kunnen ecosystemen die afhankelijk zijn geworden van deze zuurstof instorten als de knollen worden verwijderd. "Als grote hoeveelheden zuurstof worden geproduceerd, kan dit belangrijk zijn voor de dieren die daar wonen."