Suche
Mein Konto
Niečo odčerpáva veľké množstvo kyslíka na dne Tichého oceánu, v hĺbkach, kde úplný nedostatok slnečného svetla znemožňuje fotosyntézu.
Tento jav bol objavený v oblasti pokrytej starými útvarmi veľkosti slivky nazývanými polymetalické uzliny, ktoré by mohli katalyzovať produkciu kyslíka pravdepodobne podporou štiepenia molekúl vody. Výsledky sú vPrírodné geovedy 1zverejnené.
"Na planéte máme iný zdroj kyslíka ako fotosyntézu," hovorí spoluautor štúdie Andrew Sweetman, ekológ morského dna zo Škótskej asociácie pre morské vedy v Oban, Spojené kráľovstvo - hoci mechanizmus tejto produkcie kyslíka zostáva záhadou. Zistenia by tiež mohli mať vplyv na pochopenie toho, ako sa život začal, hovorí, ako aj na možný vplyv tohto javu hlbokomorská ťažba v regióne.
Pozorovanie je „fascinujúce,“ hovorí Donald Canfield, biogeochimista z University of Southern Denmark v Odense. "Ale považujem to za frustrujúce, pretože vyvoláva veľa otázok a neposkytuje príliš veľa odpovedí."
Sweetman a jeho spolupracovníci si prvýkrát všimli niečo nezhodné počas terénnych prác v roku 2013. Výskumníci študovali ekosystémy morského dna v Zóna Clarion-Clipperton medzi Havajom a Mexikom, ktoré je väčšie ako India a je potenciálnym cieľom ťažby uzlov bohatých na kov. Počas takýchto expedícií tím uvoľní modul, ktorý sa potopí na dno oceánu, aby mohol vykonávať automatizované experimenty. Tam modul poháňa valcové komory, aby utesnil malé časti morského dna - spolu s trochou morskej vody - a vytvoril "uzavretý mikrokozmos morského dna", píšu autori. „Pristávací modul“ potom meria, ako sa mení koncentrácia kyslíka v uzavretej morskej vode v priebehu niekoľkých dní.
Prúdy kyslíka
Bez akýchkoľvek fotosyntetických organizmov, ktoré uvoľňujú kyslík do vody, a bez toho, aby akýkoľvek iný organizmus spotrebovával plyn, koncentrácie kyslíka v komorách by mali pomaly klesať. Sweetman to pozoroval v štúdiách, ktoré uskutočnil v oblastiach Južného, Severného ľadového a Indického oceánu, ako aj Atlantiku. Ekosystémy morského dna na celom svete vďačia za svoju existenciu kyslíku prenášanému z povrchu prúdmi a ak by boli odrezané, rýchlo by zomreli. (Väčšina tohto kyslíka pochádza zo severného Atlantiku a do svetových hlbín oceánov sa prepravuje „globálnym dopravným pásom“.)
Ale v zóne Clarion-Clipperton prístroje ukázali, že uzavretá voda sa stala bohatšou, nie chudobnejšou na kyslík. Sweetman najprv pripisoval namerané hodnoty chybe senzora. Tento jav sa však vyskytoval znova a znova počas nasledujúcich expedícií v rokoch 2021 a 2022 a bol potvrdený meraniami pomocou alternatívnej techniky. „Zrazu som si uvedomil, že osem rokov som ignoroval tento potenciálne úžasný nový proces, 4000 metrov hlboko na dne oceánu,“ hovorí Sweetman.
Množstvo vyprodukovaného kyslíka nie je malé: Plyn v komorách dosahuje koncentrácie vyššie ako v povrchových vodách bohatých na riasy, hovorí Sweetman. Žiadna z ostatných oblastí, ktoré Sweetman skúmal, neobsahovala polymetalické uzliny, čo naznačuje, že tieto horniny zohrávajú dôležitú úlohu pri produkcii tohto „tmavého kyslíka“.
Ako prvý test tejto hypotézy tím reprodukoval podmienky, ktoré našli na morskom dne v laboratóriu na svojej lodi. Sledovali vzorky odobraté z morského dna - vrátane polymetalických uzlín - a zistili, že koncentrácie kyslíka sa aspoň dočasne zvýšili. "Začnú produkovať kyslík až do určitého bodu. Potom prestanú," hovorí Sweetman - pravdepodobne preto, že energia, ktorá poháňa štiepenie molekúl vody, je vyčerpaná. To vyvoláva otázku, odkiaľ táto energia pochádza. Ak by samotné hľuzy fungovali ako batérie – generovali energiu chemickou reakciou – boli by už dávno vyčerpané.
Elektrický potenciál
Ale uzliny by mohli slúžiť ako katalyzátory umožňujúce štiepenie vody a tvorbu molekulárneho kyslíka. Vedci merali napätie na povrchu hľúz a zistili rozdiely v napätí až 0,95 voltu. Aj keď sa to celkom nepribližuje k 1,5 voltu potrebnému na rozdelenie molekuly vody, v zásade by sa mohlo generovať vyššie napätie, podobne ako je možné zdvojnásobiť napätie batérií zapojením dvoch batérií do série, hovorí Sweetman.
Spoluautor Franz Geiger, chemik z Northwestern University v Evanstone, Illinois, hovorí, že stále nie je jasné, či reakcia produkuje aj molekulárny vodík - čo sa deje v priemyselných elektrolyzérových reakciách vďaka katalyzátoru - alebo uvoľňuje protóny vo vode, zatiaľ čo zostávajúce elektróny vytláčajú inam. Ale porozumenie by v konečnom dôsledku mohlo mať užitočné aplikácie, hovorí. "Možno je tam plán na morskom dne, ktorý by nám mohol pomôcť vytvoriť lepšie katalyzátory."
Eva Stüeken, biogeochimistka z University of St Andrews vo Veľkej Británii, hovorí, že výsledky by mohli mať vplyv aj na návrhy na hľadanie podpisu možného života vo svetelnom spektre extrasolárnych planét. „Prítomnosť O2„Plyn na iných planétach možno bude potrebné interpretovať s dodatočnou opatrnosťou,“ hovorí.
Sweetman hovorí, že pred začatím hlbokomorskej ťažby by výskumníci mali zmapovať oblasti, kde sa produkuje kyslík. V opačnom prípade by sa ekosystémy, ktoré sa stali závislými na tomto kyslíku, mohli zrútiť, ak by sa uzliny odstránili. "Ak sa produkuje veľké množstvo kyslíka, bude to potenciálne dôležité pre zvieratá, ktoré tam žijú."