Космос на дъното на океана: Феноменът „тъмен кислород“ пренаписва законите на биологията под налягане от 1200 атмосфери

Учени представиха две уникални дълбоководни апарата, създадени за изучаване на едно от най-странните и все още слабо обяснени явления в океана – така наречения „тъмен кислород“. Става въпрос за кислород на дълбочина в пълна тъмнина, без участието на слънчева светлина и фотосинтеза. Новите уреди са проектирани да работят в условия, при които налягането превишава атмосферното приблизително 1200 пъти и приличат повече на оборудване за космически мисии, отколкото на класически океанографски инструменти.

Тъмният кислород за първи път привлича вниманието преди повече от 10 години.

През 2013 година то е регистрирано от Андрю Суитман, морски еколог и изследовател от Шотландската асоциация за морски науки. Наблюденията са извършени в зоната Кларион-Клипертон в Тихия океан – обширна и недостъпна област от дълбокото морско дъно, известна с клъстери от полиметални конкреции. Тя е на дълбочина около 4000 метра и до нея не стига абсолютно никаква слънчева светлина.

Дълго време данните останаха предмет на спорове, но през юли 2024 година интересът към тях се възроди с нова сила. Резултатите потвърдиха, че полиметални конкреции могат да действат като своеобразни батерии. В лабораторни условия е доказано, че те могат да генерират електрически потенциал, достатъчен за разграждането на морската вода на кислород и водород. Това означава, че източникът на кислород при такива условия може да е небиологичен и да не е свързан с фотосинтезата.

Нов 3-годишен изследователски проект, иницииран от The Nippon Foundation има за цел да разбере как точно се появява кислородът в пълна тъмнина. Суитман отново участва в работата. Към него се присъединяват геологът Джефри Марлоу от Бостънския университет, който и преди е работил по марсоходите, и химикът Франц Гайгер от Северозападния университет, специализиран в областта на електрохимията.

Учените се фокусират върху полиметални или манганови конкреции – образувания на морското дъно, съдържащи никел, кобалт, манган и други метали. Тези елементи представляват интерес не само за промишлеността, но и за фундаменталната наука.

Изследователите се надяват, че разбирането на механизмите на образуване на кислород ще помогне да се обясни как животинският свят е успял да се разпространи на големи дълбочини, където досега се е смятало, че концентрацията на кислород трябва да е изключително ограничена.

Екипът разработи два специализирани дълбоководни спускаеми апарата, които да работят в тези условия. Те са наречени Алис и Кая – в чест на дъщерите на Суитман. Устройствата са предназначени за автономна работа на океанското дъно и ще проверяват няколко хипотези едновременно. По-специално, учените искат да разберат дали конкрециите са в състояние спонтанно да взаимодействат със солената морска вода и да създават електрически ток, или в процеса участват реакции на микроорганизми. Не може да се изключи и възможността за съществуването на неизвестен засега механизъм.

По-късно тази година е планирано Алис и Кая да се гмуркат в централната част на зоната Кларион-Клипертон. Заедно с тях на дъното ще работи още 1 уред – инсталацията Aquatic Eddy Covariance. Тя е предназначена за измерване на кислородните потоци в дънния слой на водата и ще позволи на учените да разберат колко стабилно и в какъв мащаб става неговото образуване.

По време на работа уредите ще вземат водни проби, ще записват електрическата активност в близост до конкрециите и ще инжектират специални химически маркери. Това би трябвало да помогне да се разграничат електрохимичните процеси от възможните биологични процеси и да се проследят условията, при които се появява кислородът.

В лабораторни експерименти екипът вече е измерил забележими електрически напрежения, генерирани при работа с конкреции, извлечени от морското дъно. Все още обаче не е ясно как точно се генерира този електрически потенциал и как процесът се държи при екстремното налягане, характерно за абисалното морско дъно.

Признаци на тъмен кислород вече са наблюдавани в няколко района на световния океан. Именно това прави проекта особено важен. В зависимост от резултатите той може да повлияе на представите за кислородния цикъл, границите на обитаемост и начина, по който функционира животът на Земята като цяло.