To jedno z najważniejszych odkryć oceanograficznych. Każe ono przemyśleć historię życia na Ziemi

| Nauki przyrodnicze
NOAA Office of Ocean Exploration and Research, 2019 Southeastern U.S. Deep-sea Exploration

Głęboko pod powierzchnią oceanu, w miejscu, w którym fotosynteza jest niemożliwa, coś wytwarza olbrzymie ilości tlenu. Odkryliśmy dodatkowe źródło tlenu na Ziemi, inne niż fotosynteza, mówi jeden z autorów badań, Andrew Sweetman, ekolog dna morskiego w Szkockim Towarzystwie Nauki o Morzu (SAMS). Zdaniem uczonego, odkrycie może mieć wpływ zarówno dla rozumienia początków życia, jak i dla planów aktywności górniczej w tym regionie.

Wiemy, że tlen powstaje w procesie fotosyntezy, w którym wytwarzające go organizmy korzystają z energii słonecznej. W Nature Geoscience ukazał się właśnie artykuł, którego autorzy informują o zaobserwowaniu zjawiska wytwarzania tlenu w kompletnej ciemności, na głębokości 4000 metrów pod poziomem oceanu.

Sweetman i jego zespół po raz pierwszy trafili na ten – jak go nazwali – „ciemny tlen” w 2013 roku. Badali wówczas dno morskie w strefie Clarion-Clipperton. To obszar oceanu pomiędzy Meksykiem a Hawajami, w którym znajduje się niezwykle bogaty ekosystem. Jest on jednak narażony na zagładę, gdyż wiele firm chciałoby prowadzić na dnie działalność górniczą. Dlatego też uczeni intensywnie badają ten obszar, by jak najlepiej go poznać i dzięki temu spróbować ocalić. Niedawno informowaliśmy o odkryciu tam kolejnych niezwykłych gatunków, w tym prawdopodobnie najdłużej żyjących zwierząt na Ziemi.

W czasie badań prowadzonych przed 11 laty zespół Sweetmana wrzucił do oceanu specjalny przyrząd badawczy, który usiadł na dnie i przeprowadzał tam automatyczne eksperymenty. Instrument uwalniał cylindryczne urządzenia, które otaczały niewielki fragment dna wraz z wodą, tworząc tam „zamknięty mikrokosmos”. Następnie mierzył zmiany koncentracji tlenu na zamkniętym obszarze. Sweetman wiedział, że bez organizmów przeprowadzających fotosyntezę głębokie warstwy oceanu i żyjące tam organizmy uzależnione są od transportu tlenu w powierzchni. A skoro badany obszar został odcięty od wpływów z zewnątrz, koncentracja tlenu powinna w nim spadać. Uczony obserwował to podczas licznych badań, jakie prowadził na Oceanie Indyjskim, Atlantyku, Oceanie Arktycznym i Południowym.

Jednak pomiary prowadzone w strefie Clarion-Cliperton wykazały, że stężenie tlenu w wodzie rośnie, a nie spada. Uczeni uznali takie wyniki pomiarów za błąd przyrządów. Jednak kolejne badania, przeprowadzone w 2021 i 2022 roku, dały podobne wyniki i zostały potwierdzone za pomocą pomiarów alternatywną techniką. Nagle zdałem sobie sprawę, że przez osiem lat ignorowałem istnienie nowego zadziwiającego procesu, który ma miejsce na głębokości 4000 metrów, przyznaje Sweetman.

Żeby na planecie powstały tlenowce, musi istnieć na niej tlen. Zgodnie z naszą obecną wiedzą, źródłem tlenu na Ziemi były organizmy przeprowadzające fotosyntezę. Teraz dowiadujemy się, że tlen powstaje w głębiach oceanów, gdzie nie ma światła. Myślę, że musimy na nowo zadać sobie pytanie, gdzie narodziły się organizmy aerobowe, stwierdza uczony.

Strefa Clarion-Clipperton interesuje firmy wydobywcze, gdyż na jej dnie znajdują się polimetaliczne buły – konkrecje czyli agregaty mineralne – zawierające nikiel, kobalt czy mangan. I to właśnie na wydobywaniu tych konkrecji chcą zarabiać koncerny. Z badań zespołu profesora Sweetmana wynika, że to właśnie one mogą być źródłem tlenu w głębinach oceanów, a więc być może i czynnikiem, który zapoczątkował życie na Ziemi takim, jakie znamy obecnie.

Podczas eksperymentów naukowcy zauważyli bowiem, że buły generują ładunki elektryczne, które z kolei mogą prowadzić do pojawienia się zjawiska elektrolizy. W słonej morskiej wodzie wystarczy napięcie rzędu 1,5 wolta, by doszło do elektrolizy i rozbicia wody na tlen i wodór. Uczeni przeanalizowali liczne buły i odkryli, że napięcie na powierzchni niektórych z nich dochodzi do 0,95 V. Buły często występują na dnie morskim w skupiskach, zatem napięcie generowane przez takie skupisko może bez najmniejszego problemu przekraczać wspomniane 1,5 wolta i prowadzić do elektrolizy.

Profesor Sweetman podkreśla, że konieczne są badania dotyczące samego wytwarzania „ciemnego tlenu” w głębinach morskich, jak i odpowiedź na pytanie, w jaki sposób osady denne, wzbijane podczas wydobywania buł, będą wpływały na zdolność konkrecji do przeprowadzania elektrolizy. Oczywiście nie można pominąć też wpływu usunięcia buł z dna oceanu na zawartość tlenu w wodzie.

Dyrektor SAMS, profesor Nicholas Owens, mówi, że to jedno z najbardziej ekscytujących odkryć oceanograficznych w ostatnich czasach. Odkrycie źródła tlenu wytwarzanego bez fotosyntezy każe nam jeszcze raz przemyśleć kwestię pojawienia się złożonych organizmów żywych na Ziemi. Dotychczas uważaliśmy, że tlen pojawił się około 3 miliardów lat temu dzięki cyjanobakteriom i to umożliwiło stopniowy rozwój złożonych form życia. Teraz mamy potencjalne alternatywne źródło tlenu, a to wymaga radykalnego przemyślenia naszych teorii, stwierdza.

Autor:

Źródło: SAMS

To jedno z najważniejszych odkryć oceanograficznych. Każe ono przemyśleć historię życia na Ziemi