Мистериозният „тъмен кислород“, открит на дъното на океана, смая учените

В тъмните дълбини на океанските дъна на Земята спонтанна химична реакция създава кислород без участието на живи организми.

Това неочаквано откритие разколебава дългогодишния консенсус, че за производството на кислорода, необходим за дишането ни, са необходими фотосинтезиращи организми.

Биогеохимикът Андрю Суитман от Шотландската асоциация за морски науки (SAMS) и колегите му правят изненадващото откритие, докато измерват нивата на кислород на морското дъно, за да оценят въздействието на дълбоководния добив.

„Откриването на производството на кислород чрез нефотосинтезиращ процес изисква да преосмислим как може да се е зародила еволюцията на сложния живот на планетата“, казва морският учен от SAMS Никълъс Оуенс, който не е участвал в изследването. „Според мен това е едно от най-вълнуващите открития в океанската наука в последно време.“

В средата на Тихия океан черни, заоблени скали са осеяли дъното. Тук, на дълбочина повече от 4000 метра, нивата на кислород бавно, но сигурно продължават да се увеличават, показват измерванията на учените.

„Когато за първи път получихме тези данни, си помислихме, че сензорите са дефектни, тъй като всяко изследване, проведено някога в морските дълбини, е показвало само консумация на кислород, а не неговото производство. Връщахме се вкъщи и прекалибрирахме сензорите, но в продължение на 10 години тези странни кислородни показания продължаваха да се появяват“, обяснява Суитман.

„Решихме да използваме резервен метод, който работи по по-различен начин от оптичните сензори, които използвахме, и когато и двата метода дадоха един и същ резултат, разбрахме, че сме попаднали на нещо новаторско и неподозирано.“

За да проучат загадката, изследователите събират някои от конкреционните скали, за да видят дали те са източник на това производство на „тъмен кислород“ в лабораторията.

Разпръснатите такива конкременти покриват огромни площи от океанското дъно. Те са естествени находища на редки земни метали като кобалт, манган и никел, които са разбъркани в полиметална смес.

Учените оценяват точно тези метали заради използването им в батериите и се оказва, че точно така спонтанно могат да действат скалите на океанското дъно.

Изследователите откриват, че отделните полиметални конкреции произвеждат напрежение до 0,95 V. Така че, когато са групирани заедно, подобно на акумулатори в серия, те лесно могат да достигнат 1,5 V, необходими за разделяне на кислорода от водата в стандартната реакция на електролиза.

„Изглежда, че открихме естествена „геобатерия“, казва химикът от Северозападния университет Франц Гайгер. „Тези геобатерии са в основата на едно възможно обяснение на производството на кислород в дълбоката и тъмната част на океана“.

Макар че все още има много неща за изследване, като например мащаба на производството на кислород от полиметалните конкреции, това откритие предлага възможно обяснение за мистериозното упорито запазване на океанските „мъртви зони“ десетилетия след прекратяване на дълбоководния добив.

„През 2016 г. и 2017 г. морски биолози посетиха места, където през 80-те години на миналия век е бил извършван добив, и установиха, че дори бактериите не са се възстановили в районите, където е бил извършван този добив. В немитираните райони обаче морският живот процъфтява“, обяснява Гайгер.

Защо подобни „мъртви зони“ се запазват в продължение на десетилетия, все още не е известно. Това обаче поставя сериозна въпросителна пред стратегиите за добив на полезни изкопаеми от морското дъно, тъй като разнообразието на фауната на океанското дъно в областите, богати на конкреции, е по-голямо, отколкото в най-разнообразните тропически гори.

Освен тези огромни последици за дълбоководния добив, „тъмният кислород“ предизвиква и каскада от нови въпроси за произхода на дишащия кислород живот на Земята.

Отдавна се смята, че древните микробни цианобактерии първи са осигурили кислорода, необходим за еволюцията на сложния живот преди милиарди години, като отпадъчен продукт от фотосинтезата, превръщаща слънчевата светлина в техен източник на енергия.

„Сега знаем, че кислородът се произвежда в морските дълбини, където няма светлина“, казва Суитман.

„Затова мисля, че трябва да преразгледаме въпроси като: Къде би могъл да се зароди аеробният живот?“