Skrivnostni vir kisika, odkrit na morskem dnu - raziskovalec z izgubo

Veröffentlicht:

Von:

Preberite več o fascinantnem odkritju novega mehanizma za proizvodnjo kisika v globokem Tihem oceanu. Raziskovalci sumijo, da bi lahko pri tem igrali pomembno vlogo polimetalne gomolje. Rezultati so bili objavljeni v Nature Geoscience.
(Symbolbild/natur.wiki)

Nekaj ​​črpa velike količine kisika na dnu Tihega oceana, v globini, v katerih popolno pomanjkanje sončne svetlobe onemogoči fotosintezo.

Pojav je bil odkrit v regiji, ki je prekrita s starimi, slivovimi formacijami, imenovanimi polimetalni gomolji, ki bi lahko katalizirali proizvodnjo kisika s verjetno spodbujanjem delitve molekul vode. Rezultati so objavljeni v Nature Geoscience 1

"Na planetu imamo še en vir kisika, razen fotosinteze," pravi študija Mitachor Andrew Sweetman, ekolog morskega dna pri Škotskem združenju za morsko znanost v Obanu - čeprav mehanizem za to proizvodnjo kisika ostaja skrivnost. Rezultati bi lahko vplivali tudi na razumevanje, saj se je začelo življenje, kot tudi na možne učinke tiefsebergban

Opazovanje je "fascinantno", pravi Donald Canfield, biogeohimist na univerzi v Južni Danski v Odenseu. "Vendar se mi zdi frustrirajoče, ker sproža veliko vprašanj in ne daje zelo veliko odgovorov."

Sweetman in njegovi zaposleni so med terenskim delom v letu 2013 opazili nekoliko neskladno. Raziskovalci so pregledali ekosisteme morskega dna v Clarion-Clipperton-Zone med Havaji in Mehiko, ki je večji od Indije in potencialni cilj za rudarjenje žarnice. Med takšnimi odpravami ekipa sprosti modul, ki se potopi v morsko dno, da bi izvedla avtomatizirane poskuse. Tam modul poganja valjaste komore navzdol, da zaklene majhne odseke morskega dna - skupaj z malo morske vode - in ustvari "zaprt mikrokozmos morskega dna", pišejo avtorji. "Lander" nato meri, kako se koncentracija kisika v zaklenjeni morski vodi v časovnih obdobjih spreminja do več dni.

tokovi kisika

Brez fototosintetskih organizmov, ki sproščajo kisik v vodo, in s katerim koli drugim organizmom, ki porabi plin, bi morale koncentracije kisika v komorah počasi padati. Sweetman je to opazil v študijah, ki jih je naredil na območjih južnega, arktičnega in indijskega oceana, pa tudi v Atlantiku. Ekosistemi morskega dna po vsem svetu dolgujejo svoj obstoj kisiku, ki ga vzgajajo tokovi s površine, in bi hitro umrli, če bi jih odrezali. (Večina tega kisika prihaja iz severnega Atlantika in ga v globoke oceane sveta prevažajo "globalni transportni pas".)

Toda v coni Clarion Clipperton so instrumenti pokazali, da je zaklenjena voda bogatejša, ne revnejša, postala kisik. Najprej je Sweetman odčitke pripisal napaki senzorja. Toda pojav se je vedno znova pojavljal med naslednjih odpravah v letih 2021 in 2022 in je bil potrjen z meritvami z alternativno tehnologijo. "Nenadoma sem ugotovil, da sem osem let ignoriral ta potencialno neverjeten nov postopek, 4000 metrov globoko na morskem dnu," pravi Sweetman.

podroben pogled na gomolj na Petrijevi posodi.

Količina proizvedenega kisika ni nizka: plin v komorah doseže koncentracije višje kot v površinskih vodah alg, pravi, pravi Sweetman. Nobena od drugih regij, ki jih je Sweetman pregledal, ne vsebuje polimetalnih gomoljev, kar kaže na to, da imajo ti kamni pomembno vlogo pri proizvodnji tega "temnega kisika".

Kot prvi test te hipoteze je ekipa reproducirala pogoje, ki so jih našli na morskem dnu v laboratoriju na njihovi ladji. Spremljali so vzorce, ki so jih zbrali s polimetalnimi gomolji, ki so bili vpleteni v morska tla-in ugotovili, da se je koncentracija kisika vsaj začasno povečala. "Začnejo proizvajati kisik do določene točke. Nato se ustavijo," pravi Sweetman - verjetno zato, ker je energija, ki poganja molekule vode, izčrpana. To postavlja vprašanje, od kod prihaja ta energija. Če bi gomolji sami delovali kot baterije - energijo, ki jo ustvarja kemična reakcija - bi jih že zdavnaj izčrpali.

Električni potencial

Toda gomolji lahko služijo kot katalizatorji, ki omogočajo cepljenje vode in tvorbo molekularnega kisika. Raziskovalci so izmerili napetosti na površini gomoljev in ugotovili napetostne razlike do 0,95 voltov. To ne zadostuje za 1,5 volta, ki je potrebna za razdelitev molekule vode, vendar bi načeloma lahko ustvarili večje napetosti, podobno kot je, kako se lahko baterijske napetosti podvojijo s preklopom dveh baterij, pravi Sweetman.

avtor MIT Franz Geiger, kemik z univerze Northwestern v Evanstonu v Illinoisu, pravi, da še vedno ni jasno, ali reakcija ustvarja tudi molekularni vodik - ki se sprošča v industrijskih reakcijah elektrolizo, zahvaljujoč katalizatorju - ali protonov v vodi, medtem ko si preostale elektrone v vodi. Toda razumevanje bi lahko na koncu imelo koristne aplikacije, pravi. "Morda je na morskem dnu načrt, ki bi nam lahko pomagal pri ustvarjanju boljših katalizatorjev."

Eva Stüeken, biogeohimistka na univerzi v St Andrews v Veliki Britaniji, pravi, da bi lahko rezultati vplivali tudi na predloge, da bi iskali morebitno življenje v svetlobnem spektru ekstrasolarnih planetov. "Prisotnost o plina na drugih planetih bo morda treba razlagati z dodatno previdnostjo," pravi.

Sweetman pravi, da bi morali raziskovalci pred začetkom gradiva Globoke -Sea preslikati območja, kjer se proizvaja kisik. V nasprotnem primeru bi se lahko ekosistemi, ki so postali odvisni od tega kisika, zrušili, če se gomolji odstranijo. "Če nastanejo velike količine kisika, je to lahko pomembno za živali, ki tam živijo."

    >

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

    članek Google Učenjak "