Viime aikoina tiedemiehet ovat Salaperäisen happilähteen löytö Tyynen valtameren valtameren pohjasta, joka tunnetaan nimellä "tumma happi", on merkittävä tieteellinen löytö, joka haastaa perinteisen ymmärryksemme meren ekosysteemeistä ja hapentuotannon mekanismeista. Mitä oikein tapahtui?

löytää taustaa

Löytö tulee tutkimusryhmältä, jota johtaa meriekologi Andrew Sweetman Scottish Society for Marine Science -järjestöstä (SAMS).

Vuodesta 2013 lähtien tiimi on tehnyt sarjan tutkimuksia merenpohjan ekosysteemeistä ja niiden hapenkulutuksesta Tyynenmeren Clarion-Clippertonin vyöhykkeellä (CCZ). Havaijin ja Meksikon välissä sijaitseva CCZ on laaja merenalainen tasango, jossa on runsaasti biologisia yhteisöjä ja monimetallikyhmyvarantoja.

tutkimusprosessi

Tutkimuksen aikana tutkimusryhmä käytti syvänmeren laskeutujaa, joka upposi merenpohjaan työntämään lieriömäisen kammion sedimenttiin tiivistäen pienen alueen merenpohjasta ja tietyn määrän merivettä sen yläpuolella, luoden "merenalaisen mikroympäristö", joka on eristetty ulkomaailmasta.

He olivat odottaneet, että suljetussa ympäristössä happitasot laskevat hitaasti ajan myötä, kun mikro-organismit hengittävät. Todelliset mittaustulokset olivat kuitenkin odottamattomia: happipitoisuus laski sen sijaan, että se osoitti hitaasti nousevaa trendiä.

Alustava spekulaatio ja tarkastus

Tämän epänormaalin ilmiön edessä tutkimusryhmä epäili aluksi, että kyseessä oli anturivika, mutta useiden kalibrointien ja toistuvien kokeiden jälkeen he vahvistivat tämän ilmiön aitouden. Myöhemmin tutkimusryhmä keskittyi polymetallisiin kyhmyihin (tunnetaan myös nimellä mangaanikyhmyt) merenpohjassa. Nämä kyhmyt koostuvat pääasiassa metallielementeistä, kuten mangaanista, raudasta, koboltista, nikkelistä ja kuparista, ja pääkomponentteina ovat mangaanin ja raudan oksidit.

Laboratoriossa tutkijat mittasivat potentiaalieron polymetallisten kyhmyjen pinnalla ja havaitsivat, että potentiaaliero voi olla jopa 0,95 volttia. Vaikka tämä on pienempi kuin 1,5 volttia, joka tarvitaan vesimolekyylien jakamiseen, tutkimusryhmä arvelee, että kun useat polymetalliset kyhmyt tulevat yhteen, ne voivat tuottaa korkeamman jännitteen "kaskadiefektin" kautta, mikä käynnistää meriveden elektrolyysiprosessin, joka hajoaa vedyksi ja hapeksi.

Tutkimustulokset ja merkitys

Tästä löydöstä kerrottiin yksityiskohtaisesti Nature Geoscience -lehdessä, ja se herätti laajaa huomiota tiedeyhteisössä. Tutkijat uskovat, että polymetalliset kyhmyt voivat toimia luonnollisena "geologisena akkuna", joka tuottaa jatkuvasti happea syvänmeren valottomissa olosuhteissa. Tämä löytö ei ainoastaan ​​haasta perinteistä ymmärrystämme valtamerten happikierrosta, vaan voi myös tarjota uusia vihjeitä elämän alkuperän tutkimukseen.

Lisäksi tällä löydöllä on myös tärkeitä vaikutuksia syvänmeren kaivostoimintaan. CCZ:n alueella on runsaasti polymetallisia kyhmyvaroja, ja se on syvänmeren kaivosyhtiöiden keskeinen kohde. Jos nämä kyhmyt kuitenkin poistettaisiin, niiden tuottamasta hapesta riippuvaiset ekosysteemit voivat kärsiä vakavasti. Siksi tutkijat korostavat, että tämän uuden löydön potentiaaliset vaikutukset ympäristöön on otettava täysin huomioon ja tieteellistä valvontaa on suoritettava ennen syvänmeren kaivostoiminnan edistämistä.

Uusi ymmärrys valtameren happikierrosta

Jo pitkään on yleisesti uskottu, että valtameren happea syntyy pääasiassa pintavesimuodostumissa fotosynteesin avulla ja kulkeutuu syvään mereen vesistöjen pystysuoran liikkeen kautta. Tässä tutkimuksessa havaittiin kuitenkin, että syvänmeren valottomissa olosuhteissa polymetalliset kyhmyt (mangaanikyhmyt) voivat tuottaa happea abioottisten prosessien (kuten meriveden elektrolyysin) kautta, mikä haastaa suoraan perinteisen valtameren happikiertoteorian. Se osoittaa, että fotosynteesin lisäksi syvässä meressä on muita tärkeitä hapentuotantomekanismeja.

Tutkimus laajentaa myös happikierron monimutkaisuutta. Valtameren happikierto on monimutkainen prosessi, johon liittyy monia näkökohtia, kuten biologia, kemia ja fysiikka. Tämä löytö paljastaa toisen tärkeän linkin syvänmeren happikierrossa, nimittäin abioottisten prosessien vaikutuksen hapen tuotantoon. Tämä auttaa meitä ymmärtämään kattavammin valtamerten happikierron monimutkaisuutta ja monimuotoisuutta ja tarjoaa lisää näkökulmia ja ideoita tulevaan merentieteelliseen tutkimukseen.

Samalla se tarjoaa myös uusia vihjeitä elämän alkuperästä. Elämän alkuperä on yksi suurimmista pitkän aikavälin huolenaiheista tiedeyhteisössä Perinteinen näkemys on, että elämälle tarvittava happi tuotetaan pääasiassa mikro-organismien, kuten sinilevien, avulla. Tässä tutkimuksessa todettiin kuitenkin, että happea voidaan tuottaa myös syvässä meressä valottomissa olosuhteissa, mikä antaa uuden suunnan elämän syntyä koskevalle ajattelulle. Se viittaa siihen, että elämä on saattanut syntyä ja kehittyä useammissa ympäristöolosuhteissa kuin pelkissä valon täyttämissä pintavesissä. Tämä auttaa meitä tarkastelemaan uudelleen elämän syntymisen teoreettista viitekehystä ja löytämään uusia tutkimussuuntia.

Tutkimus vaikuttaa myös syvänmeren ekosysteemiarviointiin. Syvänmeren ekosysteemit ovat maan mystiisimpiä ja hauraimpia ekosysteemejä. Tämä löytö osoittaa, että syvässä meressä saattaa olla hapentuotantomekanismeja, joita emme ole vielä täysin ymmärtäneet, millä on suuri merkitys syvänmeren ekosysteemien arvioinnissa ja suojelussa. Se muistuttaa, että abioottisten prosessien vaikutus hapen kiertoon on otettava täysin huomioon arvioitaessa syvänmeren ekosysteemien terveyttä ja vakautta. Samalla tämä tarjoaa myös uusia ideoita ja menetelmiä syvänmeren ekosysteemien suojeluun ja hoitoon.

Lopuksi kirjoittaja uskoo, että tämä tutkimus ohjaa myös syvänmeren kaivostoimintaa. Kun ihmiset jatkavat syvänmeren luonnonvarojen hyödyntämistä, syvänmeren kaivostoiminta lisääntyy. Syvänmeren kaivostoiminnan vaikutusta meriympäristöön ei kuitenkaan täysin ymmärretä. Tämä havainto viittaa siihen, että syvänmeren polymetallisilla kyhmyillä voi olla tärkeitä ekosysteemitoimintoja, kuten hapen tuotanto. Siksi ennen syvänmeren kaivostoiminnan edistämistä sen vaikutus syvänmeren ekosysteemiin on otettava täysin huomioon ja suoritettava tieteellinen arviointi ja valvonta. Tämä auttaa varmistamaan, että syvänmeren kaivostoiminta on kestävää ja ympäristöystävällistä.