Zapanjujuće otkriće objavljeno u julu da metalne stijene očito proizvode kisik na morskom dnu Tihog okeana, gdje svjetlost ne može prodrijeti, bila je naučna bomba, piše CNN.
Početna istraživanja sugeriraju da su kvržice veličine krompira bogate metalima, pretežno pronađene 4000 metara ispod površine u zoni Clarion-Clipperton, otpustile električni naboj, cijepajući morsku vodu na kisik i vodik elektrolizom. Prirodni fenomen bez presedana dovodi u pitanje ideju da se kisik može proizvesti samo od sunčeve svjetlosti putem fotosinteze.
Andrew Sweetman, profesor Škotskog udruženja za nauku o moru u Ujedinjenom Kraljevstvu koji stoji iza otkrića, kreće u trogodišnji projekt daljnjeg istraživanja proizvodnje "tamnog" kisika. Sweetman i njegov tim koriste prilagođene opreme opremljene senzorima koji se mogu postaviti na dubine od 11.000 metara. Fondacija Nippon finansira istraživački projekt vrijedan 2,7 miliona dolara, koji je najavljen u petak.
Otkrivanje tamnog kisika otkrilo je koliko se malo zna o dubokim okeanima, a posebno o Clarion-Clipperton zoni ili CCZ. Regija se istražuje radi dubinskog rudarenja rijetkih metala sadržanih u kamenim nodulima. Potonji se formiraju tokom miliona godina, a metali igraju ključnu ulogu u novim i zelenim tehnologijama.
"Naše otkriće tamnog kisika bila je promjena paradigme u našem razumijevanju dubokog mora i potencijalnog života na Zemlji, ali izbacilo je više pitanja nego odgovora", rekao je Sweetman, voditelj grupe za ekologiju morskog dna i biogeokemiju svoje institucije. osloboditi. "Ovo novo istraživanje omogućit će nam da ispitamo neka od ovih naučnih pitanja."
Sweetman je rekao da je početni cilj novog projekta bio utvrditi je li proizvodnja tamnog kisika replicirana u drugim područjima CCZ-a gdje se mogu pronaći kvržice, a zatim otkriti kako se tačno proizvodio kisik.
Bolje razumijevanje fenomena također bi moglo pomoći svemirskim naučnicima da pronađu život izvan Zemlje, dodao je.
Kisik na neočekivanim mjestima
Kisik je teško proizvesti bez kontinuirane energije koja dolazi od sunčeve svjetlosti, ali drugi su naučnici također naišli na neočekivane molekule kisika na udaljenim mjestima lišenim svjetla. Sweetman je rekao da bi tamna proizvodnja kisika mogla biti širi fenomen koji je zanemaren.
Emil Ruff, mikrobiolog u Morskom biološkom laboratoriju u Woods Holeu, Massachusetts, otkrio je kisik u uzorcima slatke vode u Alberti na desetke do stotine metara ispod kanadske prerije, otkriće koje su izvijestili on i koautori sa Univerziteta u Calgaryju i Oceanografskog instituta Woods Hole u studiji objavljenoj u junu 2023. godine. U nekim je slučajevima tamni kisik bio izoliran iz atmosfere iznad zemlje više od 40.000 godina.
Ako se kisik kontinuirano ne dodaje u okoliš (na primjer, drveće i biljke), on bi na kraju nestao.
“Nakon 40.000 godina ili 30.000 godina (odvojeno od površinskih procesa), nema razloga misliti da bi trebalo ostati imalo kisika. Budući da je kisik tako ukusan akceptor elektrona, obično ili hemijski ili mikrobno oksidira,” rekao je Ruff. "Pa šta je radio tamo?"
Slično kao i Sweetman, Ruff je rekao da je prvo pomislio da je atmosferski kisik kontaminirao njegove uzorke, koji su uzeti iz 14 podzemnih vodonosnika. S obzirom na starost uzoraka, sav bi kisik davno reagirao s drugim tvarima i nestao.
Nakon strpljivog rada u laboratoriju i na terenu, Ruff je konačno otkrio da mikrobi u vodi proizvode kisik. Mikrobi su očito razvili opskuran, ali zgodan trik koji im je omogućio proizvodnju molekula u nedostatku svjetla.
Nizom hemijskih reakcija mikrobi su uspjeli razgraditi topive spojeve zvane nitriti, molekule sastavljene od jednog dušika i dva atoma kisika, kako bi proizveli molekularni kisik u procesu poznatom kao dismutacija. Mikrobi su također imali sposobnost korištenja kisika za potrošnju metana u vodi za energiju.
Štoviše, Ruff je otkrio da je količina proizvedenog kisika dovoljna za održavanje drugih mikrobnih života ovisnih o kisiku u podzemnim vodama.
“Priroda nas stalno iznenađuje”, rekao je. “Ima toliko stvari za koje su ljudi rekli: 'Oh, ovo je nemoguće', a kasnije se ispostavilo da nije.”
Kako bi dodatno istražili tamni kisik, Ruff i njegov tim su u augustu otputovali u rudnik dubok 3 kilometra u Južnoj Africi kako bi uzorkovali vodu koja je bila zarobljena u stijeni 1,2 milijarde godina.
Naučnici su već znali da voda u rudniku sadrži molekule kisika, ali nije jasno kako su one nastale. Ruff i njegovi kolege još uvijek proučavaju uzorke koje su uzeli, ali imaju dvije hipoteze o tome kako bi mogle biti proizvedene molekule kisika, rekao je.
Na mjestu se vadi zlato i uran, radioaktivni metal. Radioliza, cijepanje molekula vode putem radioaktivnosti, jedan je od mogućih načina proizvodnje kisika bez sunčeve svjetlosti. Alternativno, proizvodnja kisika mogla bi uključiti mikrobe u procese slične onima koje je Ruff pronašao u podzemnim vodama Kanade.
Sweetman je u petak rekao da će novi projekt također nastojati razumjeti igraju li ikakve mikrobne reakcije ulogu u tamnoj proizvodnji kisika na morskom dnu. Konkretno, projekt će istražiti kako se vodik oslobađa tokom proizvodnje kisika u metalnim čvorovima i je li vodik korišten kao izvor energije za zajednice mikroba otkrivene u dijelovima dubokog okeana.
"Mislim da još nemamo mehanizam u potpunosti zamotan i trebat će nam dosta vremena da to shvatimo", rekao je.
Ruff je rekao da se nada da će sarađivati sa Sweetmanom i drugim naučnicima uključenim u istraživanje tamnog kisika kako bi razumjeli kako se hemijski potpis kisika proizvedenog elektrolizom morske vode razlikuje od onog proizvedenog mikrobima ili radiolizom.
Tamni kisik i potraga za izvanzemaljskim životom
Dužnosnici NASA-e zainteresirani su za istraživanje tamne proizvodnje kisika jer bi to moglo informirati naučno razumijevanje o tome kako bi se život mogao održati na drugim planetima bez izravne sunčeve svjetlosti, rekao je Sweetman.
Svemirska agencija želi provesti pokuse kako bi razumjela količinu energije potrebnu za potencijalnu proizvodnju kisika pri višim pritiscima koji se javljaju na Enceladusu i Evropi, ledenim mjesecima Saturna i Jupitera, dodao je. Ti su mjeseci među metama za istraživanje mogućnosti života.
Firme koje se bave dubokomorskim rudarenjem namjeravaju eksploatirati kobalt, nikal, bakar, litij i mangan koji se nalaze u nodulama za korištenje u solarnim pločama, baterijama električnih automobila i drugoj zelenoj tehnologiji. Neke su firme osporile Sweetmanovo istraživanje.
Kritičari kažu da bi dubokomorsko rudarenje moglo nepovratno oštetiti netaknuti podvodni okoliš i da bi moglo poremetiti način na koji se ugalj skladišti u okeanu, pridonoseći klimatskoj krizi.
Metals Co. rekao je da je podnio opovrgavanje Nature Geoscienceu, časopisu koji je objavio izvorno istraživanje. Podnesak je bio na recenziji, ali još nije objavljen, navela je firma.
Sweetman je rekao da je svjestan kritične reakcije i da će odgovoriti "putem recenziranih kanala".
"Potpuno smo uvjereni da se radi o stvarnom procesu koji se odvija na morskom dnu", rekao je.
Sweetman je također rekao da je mudro odgoditi iskorištavanje resursa na morskom dnu dok se ekosustav bolje ne shvati.
Amy Gartman, oceanografkinja-istraživačica i voditeljica projekta globalnih morskih minerala u Pacifičkom obalnom i morskom naučnom centru Američkog geološkog instituta u Santa Cruzu u Kaliforniji, rekla je da USGS nije uočio nikakav električni fenomen u feromanganskim nodulama koje su do sada ispitane. Nije bila uključena ni u Sweetmanovo ni u Ruffovo istraživanje.
"Istraživači trenutačno pokušavaju ponoviti fenomene o kojima su izvijestili Sweetman i drugi", rekla je. "Naučno istraživanje je proces i može proći neko vrijeme dok se ne dođe do konačnog odgovora."
