1

"Vi har en annan syrekälla på planeten, bortsett från fotosyntes," säger Study Mitachor Andrew Sweetman, en marint golvekolog vid Scottish Association for Marine Science in Oban - även om mekanismen bakom denna syreproduktion förblir ett mysterium. Resultaten kan också ha en inverkan på förståelsen, som livet började, säger han, liksom de möjliga effekterna av Tiefsebergban

Observationen är "fascinerande", säger Donald Canfield, en biogeochimist vid University of South Danmark i Odense. "Men jag tycker det är frustrerande eftersom det väcker många frågor och inte ger så många svar."

Sweetman och hans anställda märkte något avvikande under fältarbetet 2013. Forskarna undersökte ekosystem i havsbotten i Clarion-clipperton-zone Mellan Hawaii och Mexico, som är större än Indien och ett potentiellt mål för gruvdrift av metall-rika Bulb. Under sådana expeditioner släpper teamet en modul som sjunker till havsbotten för att genomföra automatiserade experiment. Där driver modulen cylindriska kamrar ner för att låsa små delar av havsbotten - tillsammans med lite havsvatten - och skapa "ett stängt mikrokosmos av havsbotten", skriver författarna. "Lander" mäter sedan hur syrekoncentrationen i det låsta havsvattnet förändras under tidsperioder på upp till flera dagar.

Syreflöden

Utan några fotosyntetiska organismer som frigör syre i vattnet, och med någon annan organisme som konsumerar gasen, bör syrekoncentrationerna i kamrarna sakta sjunka. Sweetman har observerat detta i studier som han gjorde i områden i södra, arktiska och indiska oceaner samt i Atlanten. I hela världen är ekosystemen i havsbotten skyldiga deras existens till syre, som tas upp av strömmar från ytan, och skulle snabbt dö om de var avstängda. (Det mesta av detta syre kommer från Nordatlanten och transporteras till världens djupa hav av ett "globalt transportband".)

Men i Clarion Clipperton -zonen visade instrumenten att det låsta vattnet rikare, inte sämre, blev syre. Först tillskrev Sweetman avläsningarna till ett sensorfel. Men fenomenet inträffade om och om igen under följande expeditioner 2021 och 2022 och bekräftades genom mätningar med en alternativ teknik. "Plötsligt insåg jag att jag hade ignorerat denna potentiellt fantastiska nya process, 4 000 meter djupt på havsbotten i åtta år," säger Sweetman.

Som det första testet av denna hypotes, reproducerade teamet förhållandena som de hittade på havsbotten i ett laboratorium på deras fartyg. De övervakade prover som samlades in av havsgolv inklusive polymetal knölar och fann att syrekoncentrationen ökade åtminstone tillfälligt. "De börjar producera syre till en viss punkt. Sedan stannar de," säger Sweetman - förmodligen för att energin som driver vattenmolekyler är uttömd. Detta väcker frågan om var denna energi kommer ifrån. Om knölarna själva agerade som batterier - energi genererad av en kemisk reaktion - skulle de ha varit uttömda för länge sedan.

elektrisk potential

Men knölarna kan tjäna som katalysatorer som möjliggör uppdelning av vatten och bildning av molekylärt syre. Forskarna mätte spänningar på knölens yta och fann spänningsskillnader på upp till 0,95 volt. Detta är inte helt tillräckligt för 1,5 volt som krävs för att dela en vattenmolekyl, men i princip kan högre spänningar genereras, liknande hur batterispänningar kan fördubblas genom att byta två batterier i serie, säger Sweetman.

MIT -författaren Franz Geiger, kemist vid Northwestern University i Evanston, Illinois, säger att det fortfarande är oklart om reaktionen också skapar molekylärt väte - som frigörs i industriella elektrolysurreaktioner tack vare en katalysator - eller protoner i vattnet medan den pressar den återstående elektronen någon annanstans. Men förståelsen kan i slutändan ha användbara applikationer, säger han. "Kanske finns det en plan på havsbotten som kan hjälpa oss att producera bättre katalysatorer."

Eva Stüeken, en biogeochimist vid University of St Andrews, Storbritannien, säger att resultaten också kan ha en inverkan på förslag för att leta efter möjliga liv i ljusspektrumet för extrasolära planeter. "Närvaron av o 2 gas på andra planeter kan behöva tolkas med ytterligare försiktighet," säger hon.

Sweetman säger att forskare innan bergsbyggnaden i djupet börjar bör kartlägga de områden där syre produceras. Annars kan ekosystem som har blivit beroende av detta syre kollaps om knölarna tas bort. "Om stora mängder syre produceras kan detta vara viktigt för djuren som bor där."