Oamenii de știință au descoperit „oxigen întunecat” pe fundul oceanului, generat, surprinzător, de bulgări de metal

Cercetătorii au descoperit că în spatele acestei alchimii în urma căreia rezultă „oxigen întunecat” se află curenții electrici din noduli polimetalici, aceleași minerale care sunt vizate de minerii de la mare adâncime.

La 12.000 de metri sub suprafața oceanului se află o lume a veșnicului miez de noapte. Lumina Soarelui nu poate pătrunde la această adâncime pentru a favoriza fotosinteza, astfel că nicio plantă nu produce oxigen acolo. Cu toate acestea, gazul vital este abundent în această regiune acoperită de întuneric, datorită unei fabrici improbabile de oxigen: „roci baterie” de mărimea unui cartof de pe fundul mării.^[sursa]

Oxigen întunecat, descoperit pe fundul mării

O nouă cercetare publicată recent în revista Nature Geoscience arată că natura a inventat o modalitate de a produce oxigen fără implicarea plantelor. Este „o descoperire uimitoare și neașteptată”, a declarat Daniel Jones, cercetător la Centrul Național de Oceanografie din Regatul Unit, care nu a fost implicat în studiu, pentru CNN.^[sursa]

Anterior, oamenii de știință au înțeles că oxigenul este produsul vieții în sine, și anume creat de autotrofe fotosintetizante, cum ar fi plantele și algele. Dar noul studiu răstoarnă această poveste simplistă. De fapt, descoperirea a fost atât de uimitoare încât, atunci când autorul principal, Andrew Sweetman, a măsurat pentru prima dată acest „oxigen întunecat” în zona Clarion-Clipperton (ZCC) din Oceanul Pacific în anul 2013, a respins-o complet.

„Pur și simplu am ignorat-o, pentru că fusesem învățat că oxigenul se obține doar prin fotosinteză. În cele din urmă, mi-am dat seama că ani de zile am ignorat această descoperire potențial uriașă.”, a declarat Sweetman, ecologist la Asociația Scoțiană pentru Științe Marine, pentru BBC News.^[sursa]

Urmărirea originilor acestui „oxigen întunecat”

Sweetman făcea parte dintr-o echipă de cercetare care urmărea să măsoare cât de mult oxigen era consumat de organismele de pe fundul oceanului. Ceea ce a observat în apa de mare extrasă din adâncuri a fost o creștere a nivelului de oxigen, în loc de scăderea preconizată. Inițial, el a crezut că senzorii săi erau defecți și i-a trimis înapoi la producător pentru recalibrare – de patru până la cinci ori.

În anul 2021, Sweetman a avut ocazia să se întoarcă în același loc, de data aceasta pentru a studia fundul mării pentru o firmă minieră de mare adâncime numită Metals Company. Folosind o tehnică diferită, echipa lui Sweetman a măsurat din nou creșteri dramatice ale oxigenului dizolvat, conform Scientific American. În sfârșit, a avut motive întemeiate să ia cifrele în serios – și motivație pentru a căuta sursa reală a oxigenului.^[sursa]

Mai întâi a urmat un proces de eliminare. Oamenii de știință au eliminat posibilitatea ca microbii să se afle în spatele acestei acțiuni:
În testele de laborator care simulau fundul mării, cercetătorii au eliminat orice organism din apă cu clorură de mercur. Cu toate acestea, nivelul de oxigen a crescut în continuare.

Acea regiune a ZCC era presărată cu bulgări de rocă cunoscuți sub numele de noduli polimetalici, care se formează atunci când metale precum manganul și cobaltul precipită din apă și se unesc în jurul fragmentelor de scoici sau dinților de rechin. Oamenii de știință au identificat aceste metale ca fiind sursa oxigenului, dar încă nu erau siguri cum au creat gazul. De exemplu, oxigenul nu se datora substanțelor radioactive din nodulii care scindează moleculele de apă sau descompunerii mineralelor care conțin oxigen, precum oxidul de mangan.

Descoperirea a avut loc atunci când Sweetman urmărea un documentar despre mineritul la mare adâncime în barul unui hotel din São Paulo, Brazilia. Potrivit CNN, el a auzit un personaj care numea nodulii „o baterie într-o stâncă”. O idee i-a zburat în minte: Ar putea oxigenul să fie generat electrochimic?

Producerea de oxigen întunecat, un proces electrochimic

Dacă puneți o baterie AA standard în apă sărată, veți observa bule și veți auzi un fâsâit – aceasta este generarea hidrogenului și a oxigenului gazos pe măsură ce electricitatea scindează moleculele de apă, un proces cunoscut sub numele de electroliză.

Cercetătorii au bănuit că același lucru se întâmplă în adâncurile oceanului, datorită nodulilor polimetalici. Într-adevăr, măsurătorile de tensiune de pe suprafața nodulilor au confirmat că rocile transportau până la 0,95 volți. Era puțin mai puțin decât necesarul teoretic de 1,5 volți pentru electroliza apei de mare, dar cercetătorii bănuiesc că gruparea nodulilor a ajutat reacția să depășească acest obstacol.

Acesta „este unul dintre cele mai fascinante lucruri la care [eu și laboratorul meu] am lucrat vreodată”, a declarat pentru Scientific American Franz Geiger, fizico-chimist la Universitatea Northwestern și coautor al lucrării.

Bateriile naturale de roci îi obligă pe oamenii de știință să lărgească teoriile privind traiectoria evolutivă a vieții. Oamenii de știință au presupus că viața complexă a evoluat după ce cianobacteriile fotosintetizante au produs suficient oxigen pe Pământul timpuriu. Poate că viața ar fi putut crește în buzunare, hrănindu-se cu oxigen în locuri improbabile.

„Prin urmare, cred că trebuie să revizuim întrebări precum: Unde ar fi putut începe viața aerobă?”, a declarat Sweetman pentru Live Science.
Același proces ar putea avea loc și în alte lumi oceanice, cum ar fi Enceladus și Europa.^[sursa]

Ținte pentru mineritul la mare adâncime

Indiferent dacă au contribuit sau nu la modelarea evoluției vieții, nodulii sunt astăzi importanți pentru viața marină. Un studiu efectuat în anul 2013 în CCZ a constatat că jumătate din speciile de megafaună documentate – cele suficient de mari pentru a fi identificate cu ochiul liber – erau prezente doar pe noduli. Marea adâncă rămâne o regiune slab studiată din punct de vedere al biodiversității, până la două treimi din locuitorii săi fiind încă necunoscuți de știință.

Cu toate acestea, ZCC stârnește deja interes pentru potențialul său minier la mare adâncime. Nodulii care realizează această alchimie generatoare de oxigen sunt, de asemenea, o țintă minieră pentru bogăția lor în metale rare. Aceste elemente, care includ cobaltul, nichelul, cuprul și manganul, sunt componente importante în baterii, smartphone-uri, turbine eoliene și panouri solare.

Exploatarea minieră la mare adâncime, care se află încă într-o fază experimentală, mai degrabă decât o industrie la scară largă, a stârnit reacții extrem de negative. Până în prezent, 27 de țări și 52 de corporații s-au angajat să susțină un moratoriu asupra mineritului la mare adâncime. Mai mult de 800 de oameni de știință și experți în politici au depus o petiție împotriva acestei practici. Activitățile miniere în apele internaționale, cum ar fi ZCC, sunt reglementate de Autoritatea Internațională a Fundului Mării, care emite permise pentru explorarea minieră.

Studiile precum cel al lui Sweetman sunt importante pentru a descoperi întreaga amploare a mizei. „Nu cred că acest studiu va pune capăt mineritului”, a declarat el pentru BBC News. Dar ceea ce pot face cercetătorii, adaugă el, este să adune date care pot ajuta părțile interesate să ia decizii în cunoștință de cauză și, eventual, să lanseze noi idei cu privire la modul de minimizare a consecințelor, dacă – sau când – industria va demara vreodată.