Niečo čerpá veľké množstvo kyslíka na spodku Tichého oceánu, v hĺbkach, kde úplný nedostatok slnečného svetla znemožňuje fotosyntézu.

Tento jav bol objavený v oblasti pokrytej starodávnymi formáciami slivky nazývaných polytalické uzly, ktoré by mohli katalyzovať produkciu kyslíka pravdepodobne podporovaním rozdelenia molekúl vody. Výsledky sú vGeoveda v prírode 1Publikované.

„Na planéte máme iný zdroj kyslíka, ako je fotosyntéza,“ hovorí spoluautor štúdie Andrew Sweetman, ekológ morského dna v Scottish Association pre morské vedy v Obane vo Veľkej Británii - hoci mechanizmus tejto výroby kyslíka zostáva záhadou. Zistenia by mohli mať tiež dôsledky na pochopenie toho, ako začal život, hovorí, ako aj možný vplyv ťažba hlbokého mora v regióne.

Pozorovanie je „fascinujúce“, hovorí Donald Canfield, biogeochimista na University of Southern Denmark v Odense. "Považujem to však za frustrujúce, pretože to vyvoláva veľa otázok a neposkytuje veľa odpovedí."

Sweetman a jeho spolupracovníci si počas terénnej práce v roku 2013 prvýkrát všimli niečo nezrovnalosti. Vedci študovali morské ekosystémy v Zóna Clarion-Clipperton Medzi Havajom a Mexikom, ktorý je väčší ako India a je potenciálnym cieľom ťažby kovových uzlov. Počas týchto expedícií tím uvoľňuje modul, ktorý sa ponorí na dno oceánu, aby uskutočnil automatizované experimenty. Tam modul klesá po valcových komorách, aby utesnil malé časti morského dna - spolu s nejakou morskou vodou - a vytvorí „uzavretý mikrokozmos morského dna“, autori píšu. „Lander“ potom meria, ako sa koncentrácia kyslíka v utesnenej morskej vode mení v období až niekoľko dní.

Kyslíkové prúdy

Bez fotosyntetických organizmov uvoľňujúcich kyslík do vody a s akýmkoľvek iným organizmom, ktorý spotrebúva plyn, by koncentrácie kyslíka v komorách mali pomaly klesať. Sweetman to pozoroval v štúdiách, ktoré uskutočnil v oblastiach južných, Arktídy a Indických oceánov, ako aj v Atlantiku. Ekosystémy morského dna po celom svete dlhujú svoju existenciu kyslíka prenášaného z povrchu prúdmi a ak by sa odrezali, rýchlo by zomreli. (Väčšina z tohto kyslíka pochádza zo severného Atlantiku a je prepravená do hlbokých oceánov na svete „globálnym dopravným pásom“.)

Ale v zóne Clarion-Clipperton, nástroje ukázali, že vypnutá voda sa v kyslíku stala bohatšou, nie chudobnejšou. Sweetman spočiatku pripisoval hodnotenia chybe senzorov. Ale tento jav sa vyskytol znova a znova počas nasledujúcich expedícií v rokoch 2021 a 2022 a bol potvrdený meraniami pomocou alternatívnej techniky. "Zrazu som si uvedomil, že osem rokov som ignoroval tento potenciálne úžasný nový proces, 4 000 metrov hlboko na dne oceánu," hovorí Sweetman.

Eine detaillierte Ansicht einer Knolle auf einer Petrischale.

Množstvo vyrobeného kyslíka nie je malé: plyn v komorách dosahuje koncentrácie vyššie ako v povrchových vodách bohatých na riasy, hovorí Sweetman. Žiadny z ďalších regiónov, ktoré Sweetman nevyšetril, neobsahoval polymetalické uzly, čo naznačuje, že tieto horniny zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe tohto „tmavého kyslíka“.

Ako prvý test tejto hypotézy tím reprodukoval podmienky, ktoré našli na morskom dne v laboratóriu na svojej lodi. Monitorovali vzorky odobraté z morského dna - vrátane polymetalických uzlov - a zistili, že koncentrácie kyslíka sa zvýšili aspoň dočasne. „Začínajú vyrábať kyslík do určitého bodu. Potom sa zastavia,“ hovorí Sweetman - pravdepodobne preto, že energia, ktorá poháňa rozdelenie molekúl vody, je vyčerpaná. To vyvoláva otázku, odkiaľ pochádza táto energia. Keby samotní hľuzy pôsobili ako batérie - vytvárajúce energiu chemickou reakciou - boli by už dávno vyčerpané.

Elektrický potenciál

Ale uzly by mohli slúžiť ako katalyzátory, čo by umožnilo rozdelenie vody a tvorbu molekulárneho kyslíka. Vedci merali napätie na povrchu hľuzy a zistili rozdiely napätia až do 0,95 voltov. Aj keď sa to celkom nepribližuje k 1,5 voltam potrebným na rozdelenie molekuly vody, v zásade by sa dalo vygenerovať vyššie napätie, podobne ako napätie batérie sa môže zdvojnásobiť pripojením dvoch batérií v sérii, hovorí Sweetman.

Spoluautor Franz Geiger, chemik na Northwestern University v Evanstone v štáte Illinois, tvrdí, že stále nie je jasné, či reakcia tiež vytvára molekulárny vodík, ktorý sa deje v reakciách priemyselného elektrolyzara vďaka katalyzátorom - alebo uvoľňuje protóny vo vode a zároveň tlačí na zvyšky inde. Porozumenie by však v konečnom dôsledku mohlo mať užitočné aplikácie. "Možno je tam na morskom dne plán, ktorý by nám mohol pomôcť urobiť lepšie katalyzátory."

Eva Stüeken, biogeochimistka na University of St. Andrews vo Veľkej Británii, tvrdí, že výsledky by mohli mať tiež dôsledky pre návrhy na hľadanie podpisu možného života v svetelnom spektre extrasolárnych planét. "Prítomnosť O."2„Plyn na iných planétach bude možno potrebné interpretovať s ďalšou opatrnosťou,“ hovorí.

Sweetman hovorí, že pred začiatkom hlbokomorskej ťažby by vedci mali zmapovať oblasti, kde sa produkuje kyslík. V opačnom prípade by sa ekosystémy, ktoré sa stali závislými od tohto kyslíka, mohli zrútiť, ak sa uzly odstránia. „Ak sa vyrábajú veľké množstvo kyslíka, bude to potenciálne dôležité pre zvieratá, ktoré tam žijú.“