Πρόσφατα, οι επιστήμονες έχουν Η ανακάλυψη μιας μυστηριώδους πηγής οξυγόνου στον πυθμένα του ωκεανού του Ειρηνικού Ωκεανού, γνωστής ως «σκοτεινό οξυγόνο», είναι μια αξιοσημείωτη επιστημονική ανακάλυψη που αμφισβητεί την παραδοσιακή μας κατανόηση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων και των μηχανισμών παραγωγής οξυγόνου. Τι ακριβώς συνέβη;

ανακαλύψτε το φόντο

Η ανακάλυψη προέρχεται από μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον θαλάσσιο οικολόγο Andrew Sweetman της Scottish Society for Marine Science (SAMS).

Από το 2013, η ομάδα έχει πραγματοποιήσει μια σειρά μελετών για τα οικοσυστήματα του θαλάσσιου πυθμένα και την κατανάλωση οξυγόνου στη ζώνη Clarion-Clipperton (CCZ) του Ειρηνικού Ωκεανού. Βρίσκεται μεταξύ της Χαβάης και του Μεξικού, το CCZ είναι μια τεράστια υποθαλάσσια πεδιάδα με πλούσιες βιολογικές κοινότητες και πολυμεταλλικούς πόρους οζιδίων.

ερευνητική διαδικασία

Κατά τη διάρκεια της μελέτης, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα προσεδάφιο βαθέων υδάτων που βυθίστηκε στον πυθμένα της θάλασσας για να ωθήσει έναν κυλινδρικό θάλαμο μέσα στο ίζημα για να σφραγίσει μια μικρή περιοχή του θαλάσσιου πυθμένα και έναν ορισμένο όγκο θαλασσινού νερού από πάνω του, δημιουργώντας ένα «Υποθαλάσσιο μικρο-περιβάλλον» απομονωμένο από τον έξω κόσμο.

Περίμεναν ότι σε ένα κλειστό περιβάλλον, τα επίπεδα οξυγόνου θα μειώνονταν αργά με την πάροδο του χρόνου καθώς οι μικροοργανισμοί αναπνέουν. Ωστόσο, τα πραγματικά αποτελέσματα των μετρήσεων ήταν απροσδόκητα: αντί να μειώνεται, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο παρουσίασε μια αργά ανοδική τάση.

Προκαταρκτική εικασία και επαλήθευση

Αντιμέτωπη με αυτό το ανώμαλο φαινόμενο, η ερευνητική ομάδα αρχικά υποψιάστηκε ότι επρόκειτο για αστοχία αισθητήρα, αλλά μετά από πολλαπλές βαθμονομήσεις και επαναλαμβανόμενα πειράματα, επιβεβαίωσαν την αυθεντικότητα αυτού του φαινομένου. Στη συνέχεια, η ερευνητική ομάδα επικεντρώθηκε σε πολυμεταλλικούς όζους (επίσης γνωστούς ως οζίδια μαγγανίου) στον πυθμένα της θάλασσας. Αυτά τα οζίδια αποτελούνται κυρίως από μεταλλικά στοιχεία όπως μαγγάνιο, σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο και χαλκός, με κύρια συστατικά τα οξείδια του μαγγανίου και του σιδήρου.

Στο εργαστήριο, οι ερευνητές μέτρησαν τη διαφορά δυναμικού στην επιφάνεια των πολυμεταλλικών οζιδίων και διαπίστωσαν ότι η διαφορά δυναμικού θα μπορούσε να φτάσει τα 0,95 βολτ. Αν και αυτό είναι χαμηλότερο από το 1,5 βολτ που απαιτείται για τη διάσπαση των μορίων του νερού, η ερευνητική ομάδα εικάζει ότι όταν ενωθούν πολλαπλοί πολυμεταλλικοί όζοι, μπορεί να δημιουργήσουν υψηλότερη τάση μέσω του φαινομένου «καταρράκτη», πυροδοτώντας έτσι τη διαδικασία ηλεκτρόλυσης του θαλασσινού νερού, η οποία θα προκαλέσει μόρια νερού διασπώνται σε υδρογόνο και οξυγόνο.

Αποτελέσματα έρευνας και σημασία

Αυτή η ανακάλυψη αναφέρθηκε λεπτομερώς στο περιοδικό Nature Geoscience και τράβηξε την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι τα πολυμεταλλικά οζίδια μπορεί να λειτουργήσουν ως μια φυσική «γεωλογική μπαταρία» για να παράγει συνεχώς οξυγόνο στις συνθήκες χωρίς φως της βαθιάς θάλασσας. Αυτή η ανακάλυψη όχι μόνο αμφισβητεί την παραδοσιακή μας κατανόηση της κυκλοφορίας του οξυγόνου των ωκεανών, αλλά μπορεί επίσης να παρέχει νέες ενδείξεις για τη μελέτη της προέλευσης της ζωής.

Επιπλέον, αυτή η ανακάλυψη έχει επίσης σημαντικές επιπτώσεις για τις δραστηριότητες εξόρυξης βαθέων υδάτων. Η περιοχή CCZ περιέχει πλούσιους πόρους πολυμεταλλικών οζιδίων και αποτελεί βασικό στόχο για τις εταιρείες εξόρυξης βαθέων υδάτων. Ωστόσο, εάν αυτά τα οζίδια αφαιρούνταν, τα οικοσυστήματα που εξαρτώνται από το οξυγόνο που παράγουν θα μπορούσαν να επηρεαστούν σοβαρά. Ως εκ τούτου, οι ερευνητές τονίζουν ότι οι πιθανές επιπτώσεις αυτής της νέας ανακάλυψης στο περιβάλλον πρέπει να ληφθούν πλήρως υπόψη και να πραγματοποιηθεί επιστημονική επίβλεψη πριν από την προώθηση της εξόρυξης βαθέων υδάτων.

Νέα κατανόηση του κύκλου οξυγόνου των ωκεανών

Για πολύ καιρό, πιστεύεται γενικά ότι το οξυγόνο στον ωκεανό παράγεται κυρίως από τη φωτοσύνθεση σε επιφανειακά υδάτινα σώματα και μεταφέρεται στη βαθιά θάλασσα μέσω της κάθετης κίνησης των υδάτινων σωμάτων. Ωστόσο, αυτή η μελέτη διαπίστωσε ότι κάτω από συνθήκες χωρίς φως στη βαθιά θάλασσα, τα πολυμεταλλικά οζίδια (όζοι μαγγανίου) μπορούν να παράγουν οξυγόνο μέσω αβιοτικών διεργασιών (όπως η ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού), η οποία αμφισβητεί άμεσα την παραδοσιακή θεωρία του κύκλου του ωκεανού οξυγόνου. Δείχνει ότι εκτός από τη φωτοσύνθεση, υπάρχουν και άλλοι σημαντικοί μηχανισμοί παραγωγής οξυγόνου στη βαθιά θάλασσα.

Η έρευνα διευρύνει επίσης την πολυπλοκότητα του κύκλου του οξυγόνου. Ο κύκλος του οξυγόνου των ωκεανών είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που περιλαμβάνει πολλές πτυχές όπως η βιολογία, η χημεία και η φυσική. Αυτή η ανακάλυψη αποκαλύπτει έναν άλλο σημαντικό σύνδεσμο στον κύκλο του οξυγόνου βαθέων υδάτων, δηλαδή τη συμβολή των αβιοτικών διεργασιών στην παραγωγή οξυγόνου. Αυτό μας βοηθά να κατανοήσουμε πληρέστερα την πολυπλοκότητα και την ποικιλομορφία του κύκλου οξυγόνου των ωκεανών και παρέχει περισσότερες προοπτικές και ιδέες για μελλοντική θαλάσσια επιστημονική έρευνα.

Ταυτόχρονα, παρέχει επίσης νέες ενδείξεις για την προέλευση της ζωής. Η προέλευση της ζωής είναι ένα από τα κύρια ζητήματα μακροχρόνιας ανησυχίας στην επιστημονική κοινότητα Η παραδοσιακή άποψη είναι ότι το οξυγόνο που απαιτείται για τη ζωή παράγεται κυρίως από μικροοργανισμούς όπως τα κυανοβακτήρια μέσω της φωτοσύνθεσης. Ωστόσο, αυτή η μελέτη διαπίστωσε ότι το οξυγόνο μπορεί επίσης να παραχθεί στα βαθιά θαλάσσια ύδατα υπό συνθήκες χωρίς φως, παρέχοντας μια νέα κατεύθυνση για να σκεφτούμε την προέλευση της ζωής. Υποδηλώνει ότι η ζωή μπορεί να προήλθε και να αναπτύχθηκε κάτω από ένα ευρύτερο φάσμα περιβαλλοντικών συνθηκών από ό,τι απλώς τα γεμάτα φως επιφανειακά νερά. Αυτό μας βοηθά να επανεξετάσουμε το θεωρητικό πλαίσιο της προέλευσης της ζωής και να εξερευνήσουμε νέες ερευνητικές κατευθύνσεις.

Η έρευνα έχει επίσης επιπτώσεις στις αξιολογήσεις οικοσυστημάτων βαθέων υδάτων. Τα οικοσυστήματα βαθέων υδάτων είναι από τα πιο μυστηριώδη και εύθραυστα οικοσυστήματα στη Γη. Αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι μπορεί να υπάρχουν μηχανισμοί παραγωγής οξυγόνου στα βαθιά ύδατα που δεν έχουμε ακόμη κατανοήσει πλήρως, κάτι που έχει μεγάλη σημασία για την αξιολόγηση και την προστασία των οικοσυστημάτων βαθέων υδάτων. Μας υπενθυμίζει ότι ο αντίκτυπος των αβιοτικών διεργασιών στην κυκλοφορία του οξυγόνου πρέπει να λαμβάνεται πλήρως υπόψη κατά την αξιολόγηση της υγείας και της σταθερότητας των οικοσυστημάτων βαθέων υδάτων. Ταυτόχρονα, αυτό παρέχει επίσης νέες ιδέες και μεθόδους για την προστασία και τη διαχείριση των οικοσυστημάτων βαθέων υδάτων.

Τέλος, ο συγγραφέας πιστεύει ότι αυτή η έρευνα θα καθοδηγήσει επίσης τις δραστηριότητες εξόρυξης βαθέων υδάτων. Καθώς οι άνθρωποι συνεχίζουν να εκμεταλλεύονται πόρους βαθέων υδάτων, οι δραστηριότητες εξόρυξης βαθέων υδάτων αυξάνονται. Ωστόσο, ο αντίκτυπος των δραστηριοτήτων εξόρυξης βαθέων υδάτων στο θαλάσσιο περιβάλλον δεν είναι πλήρως κατανοητός. Αυτό το εύρημα υποδηλώνει ότι τα πολυμεταλλικά οζίδια στη βαθιά θάλασσα μπορεί να έχουν σημαντικές λειτουργίες οικοσυστήματος, όπως η παραγωγή οξυγόνου. Ως εκ τούτου, πριν από την προώθηση των δραστηριοτήτων εξόρυξης βαθέων υδάτων, ο αντίκτυπός της στο οικοσύστημα βαθέων υδάτων πρέπει να εξεταστεί πλήρως και να διεξαχθεί επιστημονική αξιολόγηση και επίβλεψη. Αυτό βοηθά να διασφαλιστεί ότι οι δραστηριότητες εξόρυξης βαθέων υδάτων είναι βιώσιμες και φιλικές προς το περιβάλλον.