Революційне відкриття
Біохімік Ендрю Світман із Шотландської асоціації морських наук (SAMS) та його колеги зробили цю несподівану знахідку під час вимірювання рівня кисню на дні океану для оцінки впливу глибоководного видобутку корисних копалин. Вони виявили невідповідності в очікуваних і фактичних показниках.
Дивіться також Новий метод боротьби зі зміною клімату націлився на земні океани, але дехто виступає проти
Але процеси утворення кисню в темряві океанічного дна відбуваються не всюди. Цей конкретний випадок виявили на глибині майже 4000 метрів. Для порівняння, Титанік знаходиться на глибині 3810 метрів. Учених здивувало те, що замість зниження концентрацій кисню, як очікувалося, він зростав.
Коли ми вперше отримали дані, то подумали, що датчики несправні, тому що всі дослідження, коли-небудь проведені в морських глибинах, показували, що кисень споживається, а не виробляється. Ми повернулися додому й перекалібрували датчики, але протягом 10 років ці дивні показники кисню продовжували з'являтися,
– пояснює Світман.
Тоді науковці звернулися до резервного методу, але й він дав аналогічний результат. "Ми зрозуміли, що натрапили на щось революційне й непередбачуване", – додає вчений. Щоб дослідити цю таємницю, дослідники зібрали деякі конкреції (мінеральні утворення переважно кулястої або близької до неї форми), щоб побачити, чи були вони джерелом виробництва кисню.
Розсипи цих конкрецій вкривають величезні ділянки дна океанів та морів. Це природні поклади рідкісноземельних металів, таких як кобальт, марганець і нікель, перемішаних у поліметалічній суміші. Ми використовуємо ці метали в акумуляторах наших технологій, але виявляється, що природне поєднання цих порід в поліметалічні конкреції виробляє напругу до 0,95 Вольта. Коли вони згруповані разом, як батарейки, вони можуть легко досягати 1,5 Вольта, необхідних для розщеплення кисню з води в реакції електролізу.
Схоже, що ми відкрили природну "геобатарею". Ці геобатареї є основою для можливого пояснення темного виробництва кисню в океані,
– каже хімік Північно-Західного університету Франц Гайгер.
Додаткові докази
Хоча ще багато чого потрібно дослідити, наприклад, масштаби виробництва кисню поліметалічними конкреціями, це відкриття пропонує можливе пояснення тривалого збереження "мертвих зон" в океані навіть через десятиліття після припинення видобутку ресурсів на дні. У 2016 та 2017 роках морські біологи відвідали місця, у яких вівся видобуток ресурсів у 1980-х роках. Дослідники виявили, що на цих ділянках не відновилися навіть бактерії – для них просто не було кисню. Натомість у таких же глибоких регіонах морське життя процвітало.
Чому такі мертві зони зберігаються десятиліттями, досі невідомо, але тепер можна припустити, що причиною є вилучення людиною поліметалічних конкрецій, які виробляли кисень, допомагаючи морському придонному життю існувати.
Вчені також кажуть, що різноманіття фауни океанічного дна в районах, багатих на конкреції, вище, ніж у найрізноманітніших тропічних лісах. Це ставить питання доцільність стратегії розробки морського дна та видобутку ресурсів. Ми буквально можемо перетворити океан на одну величезну мертву зону, де ніщо не буде здатним виживати. На утворення нових конкрецій, імовірно, потрібні величезні періоди часу – щоб метали опустилися на дно, згрупувалися разом і утворили достатньо великі конкреції, здатні генерувати напругу, достатню для електролізу.
Дивіться також Дивовижне відкриття уточнило час появи життя на Землі, і це раніше, ніж ми думали
Поява життя
Окрім цих величезних наслідків для глибоководного видобутку, "темний кисень" також викликає каскад нових запитань щодо походження життя на Землі, яке дихає киснем.
Стародавні ціанобактерії вже давно вважаються першими, хто почав постачати кисень, необхідний для еволюції складного життя мільярди років тому. Але тепер ми знаємо, що кисень виробляється буквально морським дном. Наразі ще надто рано говорити про те, чи могли ці процеси початися раніше за появу ціанобактерій і чи відіграв "темний кисень" якусь роль. Але це значна підказка для подальших досліджень. "Тепер ми знаємо, що кисень виробляється в морських глибинах, де немає світла. Тому нам потрібно повернутися до питання про те, де могло зародитися аеробне життя", – підсумовує Світман.