W niespodziewanym odkryciu na dnie oceanu, bogate w metal kawałki mogą generować tlen w głębinach mórz

Nowe badania sugerują, że bogate w metale guzki znalezione na dnie morskim wytwarzają tlen w nieoczekiwany sposób. Naukowcy twierdzą, że te skromne, ale stałe dostawy niezbędnego gazu mogą pomóc w utrzymaniu ekosystemów dna morskiego na obszarach obecnie przeznaczonych dla górnictwa głębinowego.

Naukowcy od dawna przypuszczali, że większość rozpuszczonego tlenu w głębinach morskich została tam przeniesiona z wód powierzchniowych. Może być wytwarzany na powierzchni przez organizmy roślinne w procesie fotosyntezy lub rozprzestrzeniać się z atmosfery w wyniku działania fal, mówi Andrew Sweetman, ekolog głębinowy w Szkockim Stowarzyszeniu Nauk o Morzu w Oban.

Jednak nowe eksperymenty, zarówno w komorach położonych na dnie morskim Pacyfiku, jak i w laboratorium, wskazują, że mogą istnieć inne źródła tego tlenu, donosi Sweetman i jego współpracownicy 22 lipca w Nature Geoscience.

Sweetman od lat bada ekosystemy dna morskiego na głębokości tysięcy metrów na Pacyfiku. Na rozległych obszarach dno morskie zaśmiecają bogate w metale konkrecje zawierające cenne minerały – będące w związku z tym celem wydobycia – (SNE: 2/21/14). Podczas kilku wypraw czujniki rozpuszczonego tlenu zespołu w dziwny sposób sugerowały, że substancja, a nie tylko spożywana przez organizmy, w rzeczywistości była w całości wytwarzana. Naukowcy odrzucili odczyty jako błędne, a następnie zlecili ponowną kalibrację przyrządów przed następną wyprawą.

Po kilku takich wyprawach, które przyniosły podobnie anomalne odczyty, zespół opracował inną metodę pomiaru rozpuszczonego tlenu, która również wykazała, że ​​gaz się wytwarzał.

Dane zespołu wykazały, że fałszywy tlen nie pochodził z pęcherzyków uwięzionych w sprzęcie ani nie wyciekał z materiału polimerowego użytego do budowy komór testowych. Nie było to również wynikiem naturalnej radioaktywności metali w guzkach, rozszczepiania cząsteczek wody lub rozkładu minerałów w postaci tlenku manganu w guzkach. Testy laboratoryjne przeprowadzone w warunkach naśladujących lodowatą ciemność dna morskiego Pacyfiku również wykazały, że w obecności guzków stężenie rozpuszczonego tlenu wzrastało, a nie spadało.

„Wtedy powiedzieliśmy: «Mój Boże, mamy inne źródło tlenu»” – mówi Sweetman.

Kiedy członkowie zespołu dalej testowali guzki, odkryli, że grudki zachowywały się jak maleńkie baterie, wytwarzając w niektórych miejscach na powierzchni grudek napięcie do 0,95 wolta. Chociaż do rozbicia wody morskiej na wodór i tlen potrzeba nieco więcej niż 1,5 wolta, Sweetman sugeruje, że w pewnych warunkach grupy guzków mogą razem wytworzyć napięcie wystarczające do wykonania tego zadania.

Sweetman mówi, że wydaje się, że na powierzchni guzków zachodzi produkcja tlenu. Jak podają naukowcy, w testach przeprowadzonych przez zespół tempo produkcji tlenu wydaje się być skorelowane ze średnią powierzchnią guzka.

„W szerszej perspektywie jest to tylko jeden z wielu procesów zachodzących w głębinach morskich, które dopiero teraz odkrywamy” – mówi Lisa Levin, oceanograf biologiczny w Scripps Institution of Oceanography w La Jolla w Kalifornii. Ponad połowa różnorodności biologicznej w tych ekosystemach żyje na guzkach, wykorzystując twarde powierzchnie jako oparcia dla stóp, ale także prawdopodobnie w celu uzyskania dostępu do wytwarzanego tam tlenu. Nie jest jasne – zauważa – czy organizmy żyjące w osadach znajdujących się pod spodem również są zależne od tego lokalnego źródła tlenu.

„To zaskakujące, że nie wiedzieliśmy o tym [procesie] wcześniej, że go przeoczyliśmy” – mówi Beth Orcutt, geomikrobiolog w Bigelow Laboratory for Ocean Sciences w East Boothbay w stanie Maine.

Wydobywanie głębinowych konkrecji metalicznych spowodowałoby wzburzenie smug osadów, które mogłyby ponownie gromadzić się i zatapiać pobliskie niezaminowane obszary. Jeśli tak, wydobycie mogłoby zmniejszyć tam produkcję tlenu, dodaje Orcutt, choć nie jest jasne, jaki wpływ może to mieć na szerszy ekosystem. Zmniejszenie to wykraczałoby poza kwotę wynikającą z usunięcia samych guzków.

„W tym momencie” – zauważa – „nie wiemy, czy produkcja tlenu ma wpływ poza obszar wokół guzków”.