Металлические конкреции размером с картофель, разбросанные по дну Тихого океана, производят кислород в полной темноте и без помощи живых организмов, как показало новое исследование.
Обнаружение этого глубоководного кислорода, названного «темным кислородом», стало первым случаем, когда учёные наблюдали образование кислорода без участия организмов, что ставит под сомнение наши представления о возникновении жизни на Земле, утверждают исследователи.
«Когда мы впервые получили эти данные, мы подумали неисправности датчиков, потому что все предыдущие исследования в глубоководных условиях фиксировали только потребление кислорода, а не его производство», — заявил ведущий автор исследования Эндрю Свитман (Andrew Sweetman), профессор и руководитель группы по изучению экологии морского дна и биогеохимии в Шотландской ассоциации морских наук (SAMS). Однако, когда приборы продолжали показывать те же результаты, Свитман и его коллеги поняли, что «наткнулись на нечто революционное и немыслимое», — добавил он.
Результаты исследования, опубликованные в понедельник (22 июля) в журнале Nature Geoscience, предполагают, что небольшие металлические конкреции, найденные в зоне Кларион-Клиппертон в северной части Тихого океана, производят кислород через электролиз морской воды, при котором морская вода под воздействием электрического заряда разделяется на кислород и водород. Этот заряд может возникать из-за разницы электрического потенциала, существующего между ионами металлов внутри конкреций, что приводит к перераспределению электронов, согласно исследованию.
Так называемые полиметаллические конкреции распространены на абиссальных равнинах океана, которые представляют собой плоские области морского дна на глубине от 3000 до 6000 метров (10 000 до 20 000 футов) под поверхностью океана. Эти конкреции в основном содержат оксиды железа и марганца, но также содержат металлы, такие как кобальт, никель и литий, а ещё редкоземельные элементы, такие как церий, которые являются важными компонентами электроники и низкоуглеродных технологий.
Свитман и его коллеги изначально намеревались изучить потенциальное воздействие добычи полиметаллических конкреций на экосистему морского дна в зоне Кларион-Клиппертон, абиссальной равнине, охватывающей 1,7 миллиона квадратных миль (4,5 миллиона квадратных километров) между Гавайями и Мексикой. В рамках этой оценки команда измеряла изменения концентраций кислорода с помощью специальных экспериментальных камер в нескольких местах. Обычно уровень кислорода с увеличением глубины в океане снижается, так как становится меньше света, что означает меньшее количество фотосинтезирующих организмов и, следовательно, более низкое производство кислорода. Однако вместо ожидаемого снижения уровня кислорода данные показали стабильные выбросы с морского дна.
Обнаружение «тёмного кислорода» на глубине 13 тысяч футов (4 000 м) под толщей воды, куда не проникает свет, ставит под сомнение убеждение учёных, что кислород на Земле естественным образом производится только через фотосинтез (и через окисление аммиака, но это приводит к образованию незначительных количеств, которые сразу же потребляются). Это, в свою очередь, поднимает новые вопросы о происхождении жизни на Земле примерно 3,7 миллиарда лет назад, отметил Свитман.
«Для возникновения аэробной жизни на планете необходим кислород, и наше понимание заключалось в том, что кислород на Земле появился благодаря фотосинтезирующим организмам, — сказал он. — Но теперь мы знаем, что кислород производится в глубоком море, где нет света. Поэтому нам нужно пересмотреть такие вопросы, как: где могла начаться аэробная жизнь?»
Результаты также вызывают новые опасения по поводу возможной добычи полиметаллических конкреций, которые могут быть жизненно важным источником кислорода для экосистем глубокого моря, отметил Свитман.
«Это открытие породило множество нерешенных вопросов, и, я думаю, нам предстоит многое обдумать с точки зрения того, как мы добываем эти конкреции, которые по сути являются батареями в камне.»
