Ученые шокированы открытием "темного кислорода", который мог сыграть роль в зарождении жизни

Революционное открытие

Биохимик Эндрю Свитман из Шотландской ассоциации морских наук (SAMS) и его коллеги сделали эту неожиданную находку во время измерения уровня кислорода на дне океана для оценки влияния глубоководной добычи полезных ископаемых. Они обнаружили несоответствия в ожидаемых и фактических показателях.

Смотрите также Новый метод борьбы с изменением климата нацелился на земные океаны, но некоторые выступают против

Но процессы образования кислорода в темноте океанического дна происходят не везде. Этот конкретный случай обнаружили на глубине почти 4000 метров. Для сравнения, Титаник находится на глубине 3810 метров. Ученых удивило то, что вместо снижения концентраций кислорода, как ожидалось, он рос.

Когда мы впервые получили данные, то подумали, что датчики неисправны, потому что все исследования, когда-либо проведенные в морских глубинах, показывали, что кислород потребляется, а не вырабатывается. Мы вернулись домой и перекалибровали датчики, но в течение 10 лет эти странные показатели кислорода продолжали появляться,
– объясняет Свитман.

Тогда ученые обратились к резервному методу, но и он дал аналогичный результат. "Мы поняли, что наткнулись на что-то революционное и непредсказуемое", – добавляет ученый. Чтобы исследовать эту тайну, исследователи собрали некоторые конкреции (минеральные образования преимущественно шарообразной или близкой к ней формы), чтобы увидеть, были ли они источником производства кислорода.

Россыпи этих конкреций покрывают огромные участки дна океанов и морей. Это природные залежи редкоземельных металлов, таких как кобальт, марганец и никель, перемешанных в полиметаллической смеси. Мы используем эти металлы в аккумуляторах наших технологий, но оказывается, что естественное сочетание этих пород в полиметаллические конкреции производит напряжение до 0,95 Вольта. Когда они сгруппированы вместе, как батарейки, они могут легко достигать 1,5 Вольта, необходимых для расщепления кислорода из воды в реакции электролиза.

Похоже, что мы открыли природную "геобатарею". Эти геобатареи являются основой для возможного объяснения темного производства кислорода в океане,
– говорит химик Северо-Западного университета Франц Гайгер.

Дополнительные доказательства

Хотя еще многое нужно исследовать, например, масштабы производства кислорода полиметаллическими конкрециями, это открытие предлагает возможное объяснение длительного сохранения "мертвых зон" в океане даже спустя десятилетия после прекращения добычи ресурсов на дне. В 2016 и 2017 годах морские биологи посетили места, в которых велась добыча ресурсов в 1980-х годах. Исследователи обнаружили, что на этих участках не восстановились даже бактерии – для них просто не было кислорода. Зато в таких же глубоких регионах морская жизнь процветала.

Почему такие мертвые зоны сохраняются десятилетиями, до сих пор неизвестно, но теперь можно предположить, что причиной является изъятие человеком полиметаллических конкреций, которые производили кислород, помогая морской придонной жизни существовать.

Ученые также говорят, что многообразие фауны океанического дна в районах, богатых на конкреции, выше, чем в самых разнообразных тропических лесах. Это ставит вопрос целесообразность стратегии разработки морского дна и добычи ресурсов. Мы буквально можем превратить океан в одну огромную мертвую зону, где ничто не будет способно выживать. На образование новых конкреций, вероятно, нужны огромные периоды времени – чтобы металлы опустились на дно, сгруппировались вместе и образовали достаточно большие конкреции, способные генерировать напряжение, достаточное для электролиза.

Смотрите также Удивительное открытие уточнило время появления жизни на Земле, и это раньше, чем мы думали

Появление жизни

Кроме этих огромных последствий для глубоководной добычи, "темный кислород" также вызывает каскад новых вопросов о происхождении жизни на Земле, которая дышит кислородом.

Древние цианобактерии уже давно считаются первыми, кто начал поставлять кислород, необходимый для эволюции сложной жизни миллиарды лет назад. Но теперь мы знаем, что кислород вырабатывается буквально морским дном. Пока еще слишком рано говорить о том, могли ли эти процессы начаться раньше появления цианобактерий и сыграл ли "темный кислород" какую-то роль. Но это значительная подсказка для дальнейших исследований. "Теперь мы знаем, что кислород вырабатывается в морских глубинах, где нет света. Поэтому нам нужно вернуться к вопросу о том, где могла зародиться аэробная жизнь", – подытоживает Свитман.