На 4 000 метра под морското равнище учените са открили зрелищния „тъмен кислород“

Между Хавай и западния бряг на Мексико се простира Зоната Кларион-Клипъртън (CCZ) на Тихия океан — площ от 4,5 милиона квадратни километра абисална равнина, ограничена от разломните зони Кларион и Клипъртън. Въпреки че това морско пространство е жизнена екосистема, изпълнена с морски живот, CCZ е известна най-вече с огромната си колекция от скали с размери на картоф, известни като полиметални конкреции.

Тези скали, от които потенциално има трилиони, са богати на отлагания от никел, манган, мед, цинк и кобалт. Тези конкретни метали са жизненоважни за батериите, необходими за захранване на зеленото енергийно бъдеще, което кара някои минни компании да наричат конкрециите „батерия в скала“.

Кислород там, където светлина не достига

Ново изследване обаче разкрива, че тези конкреции може да са много повече от просто колекция от ценни материали за електрически автомобили — те също така произвеждат кислород на 4 000 метра под повърхността, там, където слънчевата светлина не може да достигне.

Този неочакван източник на „тъмен кислород“, както е наречен, предефинира ролята, която тези конкреции играят в CCZ. Скалите биха могли също да пренапишат сценария не само за това как е започнал животът на тази планета, но и за потенциала му да се установи на други светове в Слънчевата система — като луните Енцелад (на Сатурн) и Европа (на Юпитер). Резултатите от това изследване са публикувани за първи път през юли 2024 г. в списание Nature Geoscience.

„За да започне аеробният живот на планетата“, заяви Андрю Суийтман, морски еколог от Шотландската асоциация за морска наука и водещ автор на изследването, „трябваше да има кислород и разбирането ни е било, че снабдяването на Земята с кислород е започнало с фотосинтезиращи организми. Но сега знаем, че има кислород, произвеждан в дълбокото море, където няма светлина. Затова смятам, че трябва да преразгледаме въпроси като: къде би могъл да е започнал аеробният живот?“

Пътят към откритието: Над десетилетие изследвания

Пътуването към това откритие започна преди повече от десет години, когато Суийтман започнал да анализира как нивата на кислород намаляват с по-голямата дълбочина на океана. Затова дошло като изненада, когато през 2013 г. сензорите отчели повишени нива на кислород в CCZ. По онова време Суийтман отхвърлил данните като резултат от дефектни сензори, но бъдещи проучвания показали, че тази абисална равнина по някакъв начин произвежда кислород.

Вземайки под внимание етикета на конкрецията „батерия в скала“, Суийтман се запитал дали минералите, открити в тези конкреции, действат по някакъв начин като вид „геобатерия“, разделяйки водорода и кислорода чрез електролиза на морска вода.

Проучване от 2023 г. показало, че различни бактерии и архея могат да произвеждат „тъмен кислород“. Суийтман и неговият екип пресъздали условията на CCZ в лаборатория и унищожили всички микроорганизми с живачен хлорид — за изненада на всички, нивата на кислород продължили да се повишават.

Според Scientific American, Суийтман открил напрежение от приблизително 0,95 волта на повърхността на тези конкреции, което вероятно се зарежда докато растат, с различни отлагания, развиващи се нередовно навсякъде из тях. Именно това естествено електрическо зареждане е достатъчно, за да се разцепи морската вода.

Откритието беше потвърдено и от Франц Гайгер, професор по химия в Нортуестърн Юнивърсити и съавтор на изследването. Гайгер, чиято предишна работа показала, че ръждата в комбинация с морска вода може да генерира електричество, обяснил механизма: полиметалните конкреции съдържат метали като кобалт, никел, мед, литий и манган — всички критични елементи, използвани в батерии — и те функционират като „геобатерии“, задвижващи процеса на електролиза.

Предупреждение от историята: Мъртвите зони от 80-те

Гайгер обаче се позова и на поучителен пример от историята. Морски биолози, посетили места, добивани през 80-те години на миналия век, открили през 2016 и 2017 г., че дори бактерии не са се възстановили в добиваните зони. В недобиваните региони обаче морският живот процъфтявал. Защо такива „мъртви зони“ продължават десетилетия, все още остава неизвестно.

Научен дебат: Изключителни твърдения изискват изключителни доказателства

Струва си да се отбележи, че откритието на „тъмния кислород“ не е прието безрезервно от цялата научна общност. Последващ анализ, публикуван в Frontiers in Marine Science през 2025 г., посочва, че до момента нито едно друго изследване не е наблюдавало независимо производство на тъмен кислород. Множество проучвания на кислородните потоци на морското дъно в богати на конкреции региони из Тихия океан — включително зоната Кларион-Клипъртън, Перуанския басейн и северната централна и източна част на Тихия океан — измерват консумация на кислород, съответстваща на глобалната средна стойност за абисалната зона. Това подчертава необходимостта от допълнителни независими изследвания, преди откритието да се приеме като окончателно установен научен факт.

Откритието разпалва дебата за дълбоководния добив

Това откритие добавя още повече гориво към вече разгорещения дебат за това какво да се прави с тези конкреции. Минни компании като The Metals Company, чийто изпълнителен директор е измислил израза „батерия в скала“, виждат в тези конкреции отговора на енергийните ни проблеми. Само в зоната Кларион-Клипъртън общата маса на полиметалните конкреции е достатъчна да задоволи световното търсене на енергия за десетилетия.

Въпреки това 25 държави искат от управляващия орган — Съветът на Международния орган за морското дъно (ISA) — да наложи мораториум, или най-малкото предпазна пауза, за да може да се проведат повече изследвания относно това как добивът на тези конкреции може да засегне океана. Това е особено важно, като се има предвид, че световните морета вече са изправени пред редица климатични предизвикателства, включително закисляване, деоксигениране и замърсяване.

Откритието бе обявено едновременно на заседанията на Съвета на Международния орган за морското дъно в Кингстън, Ямайка, където се водят преговори за международни регулации на дълбоководния добив. Soalliance

В отговор на това откритие Лиза Левин от Океанографския институт Скрипс, която не е участвала в изследването, подчерта защо подобен мораториум е толкова важен за защитата на тези дълбоководни конкреции:

„Това е отличен пример за това какво означава дълбокият океан да е гранична зона — сравнително неизследвана част от нашата планета. Все още има нови процеси за откриване, които поставят под въпрос знанията ни за живота в нашия океан. Производството на кислород на морското дъно от полиметални конкреции е нова екосистемна функция, която трябва да се вземе предвид при оценката на въздействието на дълбоководния добив. Тези открития подчертават важността на насърчаването на независими дълбоководни научни изследвания в целия световен океан, за да се информира политиката за дълбокия океан.“

Последици за произхода на живота и извънземните светове

Значението на „тъмния кислород“ излиза далеч извън рамките на земните океани. Ако неживи минерали могат да произвеждат кислород без светлина, това отваря изцяло нова перспектива за това как аеробният живот може да е еволюирал на Земята — и как би могъл да съществува на ледените луни като Европа на Юпитер и Енцелад на Сатурн, където подледените океани са напълно отрязани от слънчевата светлина, но съдържат скалисто морско дъно.

Заключение: Океанът крие тайни, които не можем да си представим

Докато бъдещето на световните океани се приближава към критичен момент на опазване или експлоатация, науката отново е доказала, че нарушаването на тези екосистеми може да има последствия, които дори не можем да си представим. Откритието на „тъмния кислород“ е само поредното напомняне, че дълбоките морски дъна — може би последната истинска граница на нашата планета — все още пазят тайни, способни да преобърнат из основи научните ни представи за живота, кислорода и произхода на всичко съществуващо.