Σκούρο οξυγόνο που παράγεται χωρίς ηλιακό φως;

Ομάδα ανακαλύπτει «σκοτεινό οξυγόνο» στον πυθμένα της θάλασσας.

Τα παιδιά πάντα ρωτούν «Γιατί»;Καθώς βιώνουν πράγματα για πρώτη φορά, είναι φυσικό να θέλουν να μάθουν περισσότερα. Αλλά καθώς τα παιδιά μεγαλώνουν σε ενήλικες, συχνά απορρίπτουν κάτι νέο που προκαλεί την εμπειρία και την κατανόησή τους.

Αυτό συνέβη σε μένα όταν ανακάλυψα μια πηγή παραγωγής οξυγόνου στη βαθιά θάλασσα — αλλά την αγνόησα για εννέα χρόνια.

Το 2013, διεξήγαγα πειράματα για τη μέτρηση του κύκλου άνθρακα στον πυθμένα της θάλασσας στη ζώνη Clarion-Clipperton του Ειρηνικού Ωκεανού το 2013. Ανέπτυξα ένα σύστημα  (μια τηλεχειριζόμενη πλατφόρμα που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά επιστημονικού εξοπλισμού) σε βάθος 4.000 μέτρων και επέστρεψε με φυσαλίδες μέσα του. Αυτό ήταν πολύ ασυνήθιστο, έτσι δύο χρόνια αργότερα, όταν επιστρέψαμε στην ίδια τοποθεσία, πήρα μερικά optodes ( αισθητήρες οξυγόνου ) μαζί μου.

Αυτά έχουν σχεδιαστεί για να μετρούν την κατανάλωση οξυγόνου , αλλά αντίθετα μου έδειχναν την παραγωγή οξυγόνου, το ακριβώς αντίθετο από αυτό που περίμενα. Αντί να αναρωτηθώ γιατί έπαιρνα αυτά τα αποτελέσματα, απέρριψα την ανάγνωση ως αποτέλεσμα ελαττωματικού αισθητήρα.

Όλοι μας διδάσκονται από πολύ νωρίς στην εκπαίδευσή μας ότι το οξυγόνο παράγεται μόνο μέσω της φωτοσύνθεσης και αυτό απαιτεί φως—κάτι που λείπει σε χιλιάδες μέτρα κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας. Μου πήρε μέχρι το 2021, όταν μέτρησα την παραγωγή οξυγόνου με μια δεύτερη μέθοδο, και συνειδητοποίησα ότι είχαμε βρει κάτι εξαιρετικό: σκούρο οξυγόνο—οξυγόνο που παράγεται χωρίς ηλιακό φως.

Το καλοκαίρι του 2024, η ομάδα μου και εγώ δημοσιεύσαμε τα ευρήματά μας στο περιοδικό Nature Geoscience .

Η ανακάλυψη του σκοτεινού οξυγόνου έχει αλλάξει την κατανόησή μας για τα βαθιά θαλάσσια ύδατα και πιθανώς τη ζωή στη Γη. Αλλά ακόμα δεν γνωρίζουμε με βεβαιότητα πώς παράγεται αυτό το οξυγόνο, και σε ποιο βαθμό, και αν είναι οικολογικά σημαντικό για τα οικοσυστήματα βαθέων υδάτων όπου συμβαίνει.

Στην εργασία μας, προτείνουμε ότι η πηγή θα μπορούσε να είναι πολυμεταλλικοί όζοι-οζίδια, σχηματισμοί που μοιάζουν με πέτρες που αποτελούνται από πολλά διαφορετικά μέταλλα, συμπεριλαμβανομένου του μαγγανίου, τα οποία μπορούν να δημιουργήσουν διαφορές στο ηλεκτρικό δυναμικό όταν αλληλεπιδρούν με το θαλασσινό νερό.

Προτείναμε ότι αυτά θα μπορούσαν να παράγουν μια τάση επαρκή για να χωρίσει το θαλασσινό νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Μια νέα κινεζική μελέτη μόλις έδειξε ότι το οξυγόνο μπορεί δυνητικά να παραχθεί όταν σχηματίζονται αυτά τα οζίδια μαγγανίου .

Περισσότερες ερωτήσεις «γιατί»

Φέτος θα διερευνήσουμε μερικά από αυτά τα επιστημονικά ερωτήματα. Αν δείξουμε ότι η παραγωγή οξυγόνου είναι δυνατή απουσία φωτοσύνθεσης, αυτή η ανακάλυψη θα άλλαζε τον τρόπο που βλέπουμε την πιθανότητα ζωής και σε άλλους πλανήτες.

Πράγματι, είμαστε ήδη σε συνομιλία με ειδικούς της NASA που πιστεύουν ότι το σκοτεινό οξυγόνο θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει την κατανόησή μας για το πώς μπορεί να διατηρηθεί η ζωή σε άλλους ωκεάνιους κόσμους όπως ο Εγκέλαδος και η Ευρώπη, φεγγάρια που έχουν κρούστα πάγου που περιορίζουν τη διείσδυση του ηλιακού φωτός στον ωκεανό κάτω.

Βρισκόμαστε επίσης στη διαδικασία ανάλυσης του δυναμικού του σκοτεινού οξυγόνου στον κεντρικό Ειρηνικό Ωκεανό και στην ανάπτυξη ειδικά κατασκευασμένων και αυτόνομων σκαφών ή εξέδρων. Αυτή θα είναι η πρώτη ευκαιρία του Ηνωμένου Βασιλείου για δειγματοληψία κάτω από βάθη 6.000 μέτρων.

Αυτά τα οχήματα θα μεταφέρουν εξειδικευμένα όργανα σε βάθη 11.000 μέτρων, όπου η πίεση είναι μεγαλύτερη από έναν μετρικό τόνο ανά τετραγωνικό εκατοστό (που ισοδυναμεί με 100 ελέφαντες που κάθονται από πάνω σας ).

Θα διερευνήσουμε εάν το υδρογόνο απελευθερώνεται κατά τη δημιουργία του σκοτεινού οξυγόνου και εάν χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας για μια ασυνήθιστα μεγάλη κοινότητα μικροβίων σε μέρη του βαθέως ωκεανού. Θέλουμε επίσης να μάθουμε περισσότερα για το πώς η κλιματική αλλαγή μπορεί να επηρεάσει τη βιολογική δραστηριότητα στα βαθιά θαλάσσια βάθη.

Αυτό το έργο είναι το πρώτο του είδους του που διερευνά άμεσα αυτές τις διαδικασίες. Η ομάδα μου θα είναι σε θέση να μελετήσει τον βυθό της θάλασσας στη ζώνη Hadal , μια περιοχή που φτάνει τα 6.000–11.000 μέτρα σε βάθος και αποτελεί περίπου το 45% του συνόλου του ωκεανού. Αυτός ο βιότοπος, γεμάτος βαθιές ωκεάνιες τάφρους, εξακολουθεί να είναι ελάχιστα κατανοητός.

Η ανακάλυψη του σκοτεινού οξυγόνου έχει σαφώς πιθανές επιπτώσεις για τη βιομηχανία εξόρυξης βαθέων υδάτων. Η εξόρυξη βαθέων υδάτων θα εξάγει πολυμεταλλικά οζίδια που περιέχουν μέταλλα όπως μαγγάνιο, νικέλιο και κοβάλτιο, τα οποία απαιτούνται για την παραγωγή μπαταριών ιόντων λιθίου για ηλεκτρικά οχήματα και κινητά τηλέφωνα.

Δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς μια βιομηχανία όπως αυτή θα επηρέαζε τον βυθό της θάλασσας, αλλά η έρευνά μας τα επόμενα χρόνια θα βοηθήσει να απαντηθούν πολλά από τα ερωτήματα που τέθηκαν και ίσως να ενημερώσει καλύτερα πού ο βυθός θα πρέπει να προστατεύεται περισσότερο από την εξόρυξη βαθέων υδάτων . 

Ένα είναι σίγουρο: ό,τι βρούμε, θα προσπαθήσω να τροφοδοτήσω την αίσθηση του ενθουσιασμού που μοιάζει με το παιδί μου και να ρωτήσω οπωσδήποτε «Γιατί»;

του Andrew Sweetman, The Conversation

 Andrew K. Sweetman et al, Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01480-8

https://www.nature.com/articles/s41561-024-01480-8

https://phys.org/news/2025-03-team-dark-oxygen-seafloor.html