Το μυστήριο του σκοτεινού οξυγόνου
Σχεδόν δύο μίλια κάτω από την επιφάνεια της Νότιας Αφρικής, στα χρυσαύγουστα πετρώματα της Λεκάνης του Witwatersrand, ένα κλωβό-ανυψωτήρας κατεβαίνει μέσα από καύσωνα, σκοτάδι και αρχαίο χρόνο.
Το ορυχείο Moab Khotsong είναι ένα από τα βαθύτερα μέρη που επισκέπτονται συστηματικά οι άνθρωποι. Ο αέρας είναι πηχτός, το πέτρωμα πιέζει από κοντά, και το νερό που στάζει από ρωγμές είναι μια υπεραλμυρή άλμη που έχει απομονωθεί για περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια- ραδιενεργό, πολύ πιο αλμυρή από τον ωκεανό, και μυρίζοντας, όπως το έθεσε ένας ερευνητής, «σαν θάνατο». Κι όμως, είναι γεμάτη ζωή.
Στον Μάρτιο, ο οικολογος μικροβίων Emil Ruff και μια μικρή ομάδα, συνοδευόμενοι από τον συγγραφέα James Dinneen, κατέβηκαν σε αυτόν τον υπόκοσμο σε μια αποστολή που υποστήριζε η NASA. Δεν έψαχναν για χρυσό. Έψαχναν για οξυγόνο.
Για γενιές, οι βιολόγοι υπέθεταν ότι το ελεύθερο οξυγόνο - το μόριο που τροφοδοτεί την αερόβια αναπνοή και καθιστά δυνατή τη σύνθετη ζωή-ήταν ουσιαστικά ένα φαινόμενο της επιφάνειας. Τα φυτά, οι άλγες και τα κυανοβακτήρια το παράγουν μέσω φωτοσύνθεσης, χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως για να διασπάσουν το νερό. Κάτω από τη ζώνη του φωτός, σε εδάφη, ιζήματα, υπόγεια ύδατα και τον βαθύ ωκεανό, αναμενόταν να εξαφανίζεται γρήγορα το οξυγόνο, καταναλωνόμενο από χημικές αντιδράσεις με βράχους και από μικρόβια που μπορούν να ζήσουν χωρίς αυτό. Οι βαθιές περιβαλλοντικές συνθήκες θεωρούνταν αναερόβιες σφαίρες αργής, πεινασμένης για ενέργεια μεταβολής.
Το 2023, ενώ παρακολουθούσαν υπόγεια ύδατα στην Αλμπέρτα για την κυβέρνηση του Καναδά, ο Ruff και οι συνάδελφοί του εντόπισαν απροσδόκητο οξυγόνο σε πηγάδια εκατοντάδων μέτρων βάθους. Το αέριο δεν μπορούσε να προέρχεται από την ατμόσφαιρα σε σημαντικές ποσότητες, και δεν υπήρχε ηλιακό φως για φωτοσύνθεση. Οποιαδήποτε αδέσποτα μόρια θα έπρεπε να έχουν συλλεχθεί σχεδόν αμέσως. Αντίθετα, υπήρχε οξυγόνο, και υπήρχε επίσης το DNA αερόβιων οργανισμών -μικροβίων που το απαιτούν. Παρόμοια ίχνη εμφανίστηκαν αργότερα σε υπόγεια ύδατα αλλού. Κάποια από τα μικρόβια φάνηκαν ικανά να παράγουν το δικό τους «σκοτεινό οξυγόνο», χημικά και όχι φωτοσυνθετικά, ίσως μέσω αντιδράσεων που εμπλέκουν μονοξείδιο του αζώτου ή μέσω μονοπατιών που τα βοηθούν να εξάγουν ενέργεια από υδρογονάνθρακες όπως το μεθάνιο. Ένας ερευνητής παρέβαλε τη διαδικασία με drag racers που εγχέουν μονοξείδιο του αζώτου για ώθηση ισχύος.
Η άλμη του Moab Khotsong πρόσφερε μια πιο ακραία δοκιμή. Το νερό παγιδευμένο για γεωλογικές εποχές, μακριά από οποιαδήποτε επιφανειακή επιρροή, θα έπρεπε να ήταν εντελώς αναερόβιο. Η ανίχνευση ακόμη και ιχνών οξυγόνου εκεί - ή οργανισμών που εξαρτώνται από αυτό -θα πρόδιδε ότι η βαθιά βιόσφαιρα είναι πιο εκτεταμένη, πιο ενεργητική και πιο ανεκτική στο οξυγόνο από ό,τι προέβλεπαν προηγούμενα μοντέλα. Όπως παρατήρησε ο γεωβιολόγος της NASA Devan Nisson, οι επαναλαμβανόμενες ανιχνεύσεις σκοτεινού οξυγόνου υποδηλώνουν περισσότερα κύτταρα που ζουν στο υπόγειο από όσα επέτρεπαν οι προηγούμενες εκτιμήσεις.
Οι υπόγειες ανακαλύψεις συνυπάρχουν παράλληλα με μια αντίστοιχη, πιο δημόσια διαμάχη στον βαθύ ωκεανό. Το 2024, μια ομάδα υπό τον Andrew Sweetman ανέφερε ότι πολυμεταλλικοί κόνδυλοι στον πυθμένα του Ειρηνικού-κομμάτια μεγέθους πατάτας από μαγγάνιο, σίδηρο, κοβάλτιο, νικέλιο και άλλα μέταλλα - φαίνονται να παράγουν οξυγόνο σε απόλυτο σκοτάδι. Σε σφραγισμένους θαλάμους που κατεβάστηκαν στη Ζώνη Clarion-Clipperton, τα επίπεδα οξυγόνου αυξάνονταν αντί να πέφτουν. Εργαστηριακές δοκιμές πρότειναν ότι οι κόνδυλοι μπορούν να λειτουργούν σαν φυσικές γεωμπαταρίες, αναπτύσσοντας τάσεις επιφάνειας κοντά στο ένα βολτ-αρκετό, θεωρητικά, για να οδηγήσει στην ηλεκτρόλυση του θαλασσινού νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο. Η ισχυρισμός αυτός προκάλεσε άμεσα κριτική. Εταιρείες εξόρυξης που ενδιαφέρονται για τους κόνδυλους για μέταλλα μπαταριών αμφισβήτησαν τα αποτελέσματα.
Δύο εντελώς διαφορετικά περιβάλλοντα, δύο εντελώς διαφορετικοί προτεινόμενοι μηχανισμοί - ένας βιολογικός και χημικός σε βαθιά υδροφόρα στρώματα, ένας πιθανώς άβιος και ηλεκτροχημικός στην αβυσσαία πεδιάδα- κι όμως και τα δύο δείχνουν την ίδια συνοπτική αλλαγή. Το οξυγόνο δεν είναι αποκλειστικά το δώρο του ηλιακού φωτός και της επιφανειακής ζωής. Μπορεί να εμφανίζεται, τουλάχιστον σε μικρές ποσότητες, σε μέρη όπου τα εγχειρίδια έλεγαν ότι δεν θα έπρεπε.
Οι επιπτώσεις εξαπλώνονται προς τα έξω. Το σκοτεινό οξυγόνο υποστηρίζει την αερόβια μεταβολή σε απομονωμένα υπόγεια ύδατα ή γύρω από κόνδυλους πυθμένα. Η ζωή μπορεί να επιβιώνει περισσότερο και πιο μακριά από την επιφάνεια από ό,τι υπέθεταν τα μοντέλα.
Brian Roemmele
@BrianRoemmele
https://www.sci.news/geology/moab-khotsong-groundwater-10972.html
https://x.com/BrianRoemmele/status/2088068703418249679?s=20
