Zaskakujące źródło tlenu na dnie oceanu. To nie są żywe organizmy

Na Ziemi istnieją organizmy beztlenowe, ale znakomita ich większość do funkcjonowania potrzebuje tlenu, nawet rośliny. Organizmy tlenowe żyją zarówno na powierzchni Ziemi i pod jej powierzchnią, w powietrzu i w oceanach. Dotychczas biologowie uznawali, że uzupełnianie tlenu w atmosferze i oceanach odbywa się poprzez procesy fotosyntezy. Połowa tlenu jaki jest produkowany na Ziemi pochodzi z oceanu, a jego znakomitą większość wytwarza oceaniczny plankton.

Już samo zagadnienie bilansu tlenowego na Ziemi jest ciekawe, bo produkcja tlenu w oceanach jest porównywalna do zużycia przez organizmy żywe, w procesach ich rozkładu, ale tym razem naukowców zaintrygowało inne odkrycie. Produkcja tlenu na dnie oceanu, wykryta cztery kilometry pod jego powierzchnią. Na głębokości, na której spoczywa między innymi wrak Titanica, gdzie nie dociera już światło słoneczne.

Konkrecje polimetaliczne, źródło tlenu w ciemności

Odkrycia źródła tlenu dokonano przy okazji badań konkrecji polimetalicznych, które występują na dnie oceanu, a które są nadzieją, dla potencjalnej branży górnictwa górnictwa głębinowego. W przyszłości z dna oceanów moglibyśmy wydobywać minerały, które coraz trudniejsze są do wydobycia z podziemnych złóż, a które są niezbędne dla funkcjonowania cyfrowej cywilizacji. To między innymi metale ziem rzadkich.

Konkrecje manganowe znalezione na dnie południowego Oceanu Spokojnego. (fot: Hannes Grobe/AWI CC BY-SA 4.0)

Dlatego też prowadzone są badania na terenie złóż takich związków, które wyposażą nas w odpowiednią wiedzę, potrzebną przy ich wydobyciu i przetwarzaniu. Przedmiotem zainteresowania są tak zwane konkrecje, czyli zagregowane minerały wokół zarodka. Tak jak pył w atmosferze staje się zarodkiem rosnących śnieżynek, tak drobne fragmenty skał, a nawet ziarna piasku, stają się zarodkami skupisk wspomnianych metali.

Przypominają one kamienie, o różnych rozmiarach, i to ich wydobycie ma być podstawą górnictwa głębinowego. Badając takie konkrecje z terenu Oceanu Spokojnego (tam znajdują się między innymi działki, które w przyszłości mogłyby stać się polami wydobywczymi), Andrew Sweetman ze Szkockiego Stowarzyszenia Nauk Morskich, odkrył, że ich obecność na dnie oceanu wiązać może się z produkcją tlenu. Tę hipotezę potwierdził Franz Geiger z Northwestern Universtity, który potwierdził występowanie napięcia elektrycznego na powierzchni pojedynczych konkrecji. Swoje odkrycie skwitował słowami - wygląda na to, że odkryliśmy naturalne geobaterie, które są prawdopodobnym wytłumaczeniem produkcji ciemnego tlenu w oceanie. Ten „ciemny tlen” to tlen, który powstaje bez udziału energii światła słonecznego.

Konkrecje polimetaliczne pobrane z dna oceanu, które wyglądają jak bryły węgla. W labolatorium zanurzono je w wodzie morskiej i dokonano pomiaru wytwarzanego napięcia. (fot: Northwestern University / Franz Geiger)

Tlen produkowany jest w procesie elektrolizy wody morskiej, w którym napięcie tworzone przez konkrecje umożliwia rozpad cząsteczek wody. To zjawisko samo z siebie, już wcześniej badane przez Geigera, jest brane pod uwagę jako sposób na produkcję zielonego wodoru (jak wiemy, dziś wodór wykorzystywany w pojazdach jest najczęściej nie jest produkowany w sposób ekologiczny).

Pojedyncza konkrecja nie jest w stanie wytworzyć napięcia 1,5 V (jak wskazują pomiary), które wymagane jest do elektrolizy, ale ze względu na możliwość ich łączenia, jak ogniw w baterii, napięcie może wzrosnąć, co umożliwia produkcję tlenu.

Skąd wiemy, że ten tlen powstaje na dnie i jakie są tego konsekwencje

Sweetman badał obfitość tlenu w próbkach pobranych z dna oceanicznego przez wiele lat. Ciągłe uzyskiwał anomalne jego zdaniem rezultaty świadczące nie o pochłanianiu tlenu, czego się spodziewał, ale jego wytwarzaniu. Gdy różne techniki pomiarowe przyniosły te same wyniki, nawiązał kontakt z Geigerem, który miał już koncepcję, jak wyjaśnić ten problem.

Tlen, który jest produkowany na terenie złóż oceanicznych, jest bardzo cenny dla tamtejszego życia. Już wcześniej przewidywano, że górnictwo głębinowe może stać się niebezpieczne dla organizmów podwodnych. Rozważano zanieczyszczenia, które wprowadza proces wydobycia, ale nie brano pod uwagę zakłócenia procesu produkcji tlenu.

Wciąż nie mamy jednoznacznego potwierdzenia, że wydobycie minerałów z dna oceanu, faktycznie zakłóca odkryty cykl produkcji tlenu, ale wiadomo jedno, że tam gdzie już wcześniej wydobywano surowce, dziś mamy martwe strefy. W 2016 i 2017 r. morscy biologowie zbadali miejsca, gdzie dokonywano wydobycia w latach 80. XX wieku i nie znaleźli nawet bakterii w tych regionach - tak Geiger kwituje swoje obawy co do konsekwencji niekontrolowanej eksploatacji dna oceanicznego.

Jak widać po raz kolejny przekonujemy się jako ludzkość, że Ziemia jest bardzo skomplikowanym tworem, w którym istnieje wiele współzależności, i nie możemy jej eksploatować bez zwracania uwagi na negatywne konsekwencje. Które może nas bezpośrednio nie dotkną, ale kiedyś mogą zemścić się na przyszłych pokoleniach.

Źródło: scitechdaily, inf. własna