Учените откриха „тъмен“ кислород, който се произвежда на повече от 3 962 km под повърхността на океана

Мистериозното явление, наблюдавано за първи път през 2013 г. на борда на кораб в отдалечена част на Тихия океан, изглежда толкова абсурдно, че убеждава океанолога Андрю Суитман, че оборудването му за наблюдение е повредено.

Показанията на сензорите сякаш показвали, че кислородът се произвежда на морското дъно на 4 000 метра (около 13 100 фута) под повърхността, където не може да проникне светлина. Същото се случило и при три следващи плавания в район, известен като зоната Кларион-Клипертон.

 „В общи линии казах на учениците си, че просто трябва да върнат сензорите в кутията. Ще ги изпратим обратно на производителя и ще ги тестваме, защото те просто ни дават небивалици“, казва Суитман, професор в Шотландската асоциация за морски науки и ръководител на групата по екология и биогеохимия на морското дъно в институцията. „И всеки път производителят отговаряше: „Те работят. Те са калибрирани.“

Фотосинтезиращите организми като растения, планктон и водорасли използват слънчевата светлина, за да произвеждат кислород, който се движи в океанските дълбини, но предишни изследвания, проведени в морските дълбини, показаха, че кислородът само се консумира, а не се произвежда от живеещите там организми, каза Суитман.

Сега изследванията на екипа му оспорват това отдавнашно предположение, като откриват кислород, произвеждан без фотосинтеза.

„Човек е предпазлив, когато види нещо, което противоречи на това, което би трябвало да се случва“, каза той. 

 Проучването, публикувано в списание Nature Geoscience, показва колко много неща все още не са известни за океанските дълбини и подчертава какъв е залогът в стремежа да се експлоатира океанското дъно за редки метали и минерали. Откритието, че на планетата има друг източник на кислород, различен от фотосинтезата, също има далечни последици, които могат да помогнат за разкриване на произхода на живота.

  Вземане на проби от морското дъно

Суитман за първи път прави неочакваното наблюдение, че на морското дъно се произвежда „тъмен“ кислород, докато оценява морското биоразнообразие в район, който е предназначен за добив на полиметални конкреции с размер на картофи. Възелите се образуват в продължение на милиони години чрез химични процеси, при които металите се утаяват от водата около фрагменти от черупки, човки на калмари и зъби на акули, и покриват изненадващо голяма площ от морското дъно.

Съдържащите се в конкрециите метали като кобалт, никел, мед, литий и манган са много търсени за използване в слънчеви панели, батерии за електрически автомобили и други екологични технологии. Критиците обаче твърдят, че дълбоководният добив може да увреди безвъзвратно девствената подводна среда, като шумът и седиментните потоци, изхвърляни от минното оборудване, вредят на средноморските екосистеми, както и на организмите на морското дъно, които често живеят върху конкрециите.

Тези учени предупреждават, че е възможно дълбоководният добив да наруши начина, по който въглеродът се съхранява в океана, и да допринесе за климатичната криза.

За този експеримент от 2013 г. Суитман и колегите му използват дълбоководен спускаем апарат, който потъва на морското дъно, за да забият в седимента камера, по-малка от кутия за обувки, за да затворят малка площ от морското дъно и обем вода над нея.

 Очаквал е сензорът да засече бавно спадащи с времето нива на кислород, тъй като микроскопичните животни го вдишват. От тези данни той планира да изчисли нещо, наречено „потребление на кислород от седиментната общност“, което предоставя важна информация за активността на фауната и микроорганизмите на морското дъно.

Едва през 2021 г., когато Суитман използва друг, резервен метод за откриване на кислород и той дава същия резултат, той приема, че на морското дъно се произвежда кислород и трябва да разбере какво се случва.

„Помислих си: „Боже мой, през последните осем или девет години просто съм пренебрегвал нещо дълбоко и огромно“, казва той.

Свитман наблюдава явлението отново и отново в продължение на почти десетилетие и на няколко места в зоната Кларион-Клипертон - голяма зона, която се простира на повече от 4 000 мили (6 400 км) и е извън юрисдикцията на всяка една държава.

Екипът взе някои от пробите от седименти, морска вода и полиметални конкреции обратно за изследване в лаборатория, за да се опита да разбере как точно се произвежда кислород.  

  Разбиране на тъмния кислород

Чрез поредица от експерименти изследователите изключват биологични процеси, като например микроби, и се насочват към самите конкреции като източник на явлението. Може би, смятат те, това е кислород, който се освобождава от мангановия оксид в конкрецията. Но такова отделяне не е причината, казва Суитман.

Документален филм за дълбоководния добив, който Суийтман гледал в хотелски бар в Сао Пауло, Бразилия, довел до пробив. „В него някой казваше: „Това е батерия в скала“, спомня си той. „Гледайки това, изведнъж си помислих, че може да е електрохимично? Тези неща, които искат да добиват, за да правят батерии, може ли всъщност самите те да са батерии?“

Електрическият ток, дори от батерия тип АА, когато се постави в солена вода, може да раздели водата на кислород и водород - процес, известен като електролиза на морската вода, казва Суийтман. Може би и конкрецията прави нещо подобно, разсъждава той.

 Суитман се обръща към Франц Гайгер, електрохимик от Северозападния университет в Еванстън, Илинойс, и заедно продължават изследването. Използвайки устройство, наречено мултиметър, за измерване на малки напрежения и промени в напреженията, те регистрират показания от 0,95 волта от повърхността на конкрециите.

Тези показания са по-малки от напрежението от 1,5, необходимо за електролиза на морска вода, но предполагат, че при струпване на конкреции могат да се появят значителни напрежения.

„Изглежда, че открихме естествена „геобатерия“,“ казва Гайгер, професор по химия в Северозападния колеж по изкуства и науки „Вайнберг“, в съобщение за медиите. „Тези геобатерии са в основата на възможно обяснение на производството на кислород в тъмната част на океана.“ 

  Източник: CNN