In een verrassing op de zeebodem kunnen metaalrijke brokstukken diepzeewater genereren.

In een onverwachte wending suggereren nieuwe onderzoeken dat metalenrijke knollen die op de zeebodem worden gevonden, zuurstof produceren. Deze magere maar constante toevoer van het essentiële gas kan helpen bij het ondersteunen van zeebodemecosystemen in gebieden die momenteel worden bedreigd door diepzeebodemwinning, zeggen wetenschappers.

Wetenschappers veronderstellen al lang dat veel van de opgeloste zuurstof in de diepe zee daar naartoe wordt getransporteerd vanuit oppervlaktewater. Het kan aan het oppervlak worden gegenereerd door plantenleven via fotosynthese of diffunderen vanuit de atmosfeer als gevolg van golfactie, zegt Andrew Sweetman, een diepzee-ecoloog bij de Scottish Association for Marine Science in Oban.

Maar nieuwe experimenten, zowel in kamers die naar de Stille Oceaanbodem zijn gezakt als in het laboratorium, duiden erop dat er andere bronnen voor die zuurstof kunnen zijn, rapporteren Sweetman en zijn collega's op 22 juli in Nature Geoscience.

Sweetman bestudeert al jaren zeebodemecosystemen die duizenden meters diep liggen in de Stille Oceaan. Op grote gebieden daar liggen metalenrijke knollen die waardevolle mineralen bevatten — en dus doelwitten zijn voor de mijnbouw — verspreid over de zeebodem. Tijdens verschillende expedities suggereerden de opgeloste zuurstofsensoren van het team onverklaarbaar dat de stof, in plaats van alleen geconsumeerd te worden door organismen, eigenlijk als geheel werd geproduceerd. De onderzoekers verwierpen de metingen als onjuist en lieten vervolgens de instrumenten recalibreren voor hun volgende uitstapje.

Na een aantal van dergelijke expedities die vergelijkbare anomalieën aan het licht brachten, ontwikkelde het team een andere methode om de opgeloste zuurstof te meten — die ook aantoonde dat het gas werd geproduceerd.

De gegevens van het team toonden aan dat de dwarse zuurstof niet afkomstig was van luchtbellen die vastzaten in hun apparatuur, en ook niet weglekten uit het polymeermateriaal dat gebruikt werd om de testkamers te maken. Het was ook niet het resultaat van de natuurlijke radioactiviteit van metalen in de knollen die watermoleculen splitsen of de afbraak van mangaanoxide mineralen in de knollen. Laboratoriumtests onder omstandigheden die de ijzige duisternis van de Stille Oceaanzeebodem nabootsen, gaven ook aan dat de concentraties van opgeloste zuurstof stegen, niet daalden, in aanwezigheid van de knollen.

“Dat is wanneer we zeiden 'Mijn god, we hebben een andere bron van zuurstof,'” zegt Sweetman.

Toen teamleden de knollen verder testten, ontdekten ze dat de klompen werkten als kleine batterijen, tot 0,95 volt producerend tussen sommige plekken op het oppervlak van de klompen. Hoewel het iets meer dan 1,5 volt kost om zeewater in waterstof en zuurstof te splitsen, suggereert Sweetman dat onder bepaalde omstandigheden groeperingen van knollen samen genoeg spanning kunnen produceren om de klus te klaren.

De zuurstofproductie lijkt te gebeuren op de oppervlakken van de knollen, zegt Sweetman. In de tests van het team lijkt het tempo van zuurstofproductie gecorreleerd te zijn met het gemiddelde oppervlak van de knollen, rapporteren de onderzoekers.

“In het grotere plaatje is dit slechts een van de vele processen in de diepzee die we nu pas ontdekken,” zegt Lisa Levin, een biologisch oceanograaf bij Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Californië. Meer dan de helft van de biodiversiteit in deze ecosystemen leeft op de knollen, profiterend van de harde oppervlakken voor houvast, maar mogelijk ook om toegang te krijgen tot de daar geproduceerde zuurstof. Het is niet duidelijk, merkt ze op, of de organismen die in de onderliggende sedimenten leven ook afhankelijk zijn van deze lokale zuurstofbron.

“Het is verrassend dat we hier voorheen niets van wisten, dat we er overheen gekeken hebben,” zegt Beth Orcutt, een geomicrobioloog bij het Bigelow Laboratory for Ocean Sciences in East Boothbay, Maine.

Diepzeebodemwinning van de metalen knollen zou sedimentwolken veroorzaken die zich opnieuw kunnen vormen en nabijgelegen niet-gewonnen gebieden kunnen verstikken. Als dat het geval is, zou mijnbouw de productie van zuurstof daar kunnen verminderen, voegt Orcutt toe, hoewel het onduidelijk is wat dit zou kunnen doen met het bredere ecosysteem. Die vermindering zou bovenop het bedrag komen dat het gevolg is van verwijdering van de knollen zelf.

“Op dit punt,” merkt ze op, “weten we niet of de zuurstofproductie een impact heeft buiten het gebied rond de knollen.”