Recentemente, gli scienziati hanno La scoperta di una misteriosa fonte di ossigeno sul fondo dell'Oceano Pacifico, nota come "ossigeno scuro", è una scoperta scientifica straordinaria che sfida la nostra comprensione tradizionale degli ecosistemi marini e dei meccanismi di produzione dell'ossigeno. Cosa è successo esattamente?

scoprire lo sfondo

La scoperta arriva da un gruppo di ricerca guidato dall'ecologo marino Andrew Sweetman della Scottish Society for Marine Science (SAMS).

Dal 2013, il team ha condotto una serie di studi sugli ecosistemi dei fondali marini e sul loro consumo di ossigeno nella zona Clarion-Clipperton (CCZ) dell'Oceano Pacifico. Situata tra le Hawaii e il Messico, la CCZ è una vasta pianura sottomarina con ricche comunità biologiche e risorse di noduli polimetallici.

processo di ricerca

Durante lo studio, il gruppo di ricerca ha utilizzato un lander per acque profonde che è affondato sul fondale marino per spingere una camera cilindrica nei sedimenti per sigillare una piccola area del fondale marino e un certo volume di acqua di mare sopra di esso, creando una "zona sottomarina" microambiente" isolato dal mondo esterno.

Si aspettavano che in un ambiente chiuso i livelli di ossigeno diminuissero lentamente nel tempo man mano che i microrganismi respirano. Tuttavia, i risultati effettivi della misurazione sono stati inaspettati: invece di diminuire, il contenuto di ossigeno ha mostrato una tendenza al lento aumento.

Ipotesi preliminari e verifiche

Di fronte a questo fenomeno anomalo, il gruppo di ricerca inizialmente sospettava che si trattasse di un guasto del sensore, ma dopo molteplici calibrazioni e ripetuti esperimenti, hanno confermato l'autenticità di questo fenomeno. Successivamente, il gruppo di ricerca si è concentrato sui noduli polimetallici (noti anche come noduli di manganese) sul fondale marino. Questi noduli sono composti principalmente da elementi metallici come manganese, ferro, cobalto, nichel e rame, con ossidi di manganese e ferro come componenti principali.

In laboratorio, i ricercatori hanno misurato la differenza di potenziale sulla superficie dei noduli polimetallici e hanno scoperto che la differenza di potenziale potrebbe arrivare fino a 0,95 volt. Sebbene questo sia inferiore agli 1,5 volt necessari per dividere le molecole d'acqua, il gruppo di ricerca ipotizza che quando più noduli polimetallici si uniscono, possono generare una tensione più elevata attraverso l'effetto "a cascata", innescando così il processo di elettrolisi dell'acqua di mare, che le molecole d'acqua scindersi in idrogeno e ossigeno.

Risultati e significato della ricerca

Questa scoperta è stata riportata in dettaglio sulla rivista Nature Geoscience e ha attirato l'attenzione diffusa nella comunità scientifica. I ricercatori ritengono che i noduli polimetallici possano agire come una “batteria geologica” naturale per produrre continuamente ossigeno nelle condizioni di assenza di luce delle profondità marine. Questa scoperta non solo mette in discussione la nostra tradizionale comprensione della circolazione dell’ossigeno negli oceani, ma potrebbe anche fornire nuovi indizi per lo studio dell’origine della vita.

Inoltre, questa scoperta ha anche importanti implicazioni per le attività minerarie in acque profonde. L'area CCZ contiene ricche risorse di noduli polimetallici ed è un obiettivo chiave per le compagnie minerarie di acque profonde. Tuttavia, se questi noduli venissero rimossi, gli ecosistemi che dipendono dall’ossigeno che producono potrebbero essere gravemente colpiti. Pertanto, i ricercatori sottolineano che il potenziale impatto di questa nuova scoperta sull’ambiente deve essere pienamente considerato e che deve essere effettuata una supervisione scientifica prima di far avanzare l’estrazione mineraria in acque profonde.

Nuova comprensione del ciclo dell’ossigeno nell’oceano

Per molto tempo si è creduto generalmente che l'ossigeno nell'oceano fosse prodotto principalmente attraverso la fotosintesi nei corpi idrici superficiali e trasportato nelle profondità marine attraverso il movimento verticale dei corpi idrici. Tuttavia, questo studio ha scoperto che in condizioni di assenza di luce nelle profondità marine, i noduli polimetallici (noduli di manganese) possono produrre ossigeno attraverso processi abiotici (come l’elettrolisi dell’acqua di mare), il che sfida direttamente la tradizionale teoria del ciclo dell’ossigeno nell’oceano. Mostra che oltre alla fotosintesi, ci sono altri importanti meccanismi di produzione di ossigeno nelle profondità marine.

La ricerca amplia anche la complessità del ciclo dell’ossigeno. Il ciclo dell’ossigeno nell’oceano è un processo complesso che coinvolge molti aspetti come la biologia, la chimica e la fisica. Questa scoperta rivela un altro importante collegamento nel ciclo dell’ossigeno nelle profondità marine, vale a dire il contributo dei processi abiotici alla produzione di ossigeno. Questo ci aiuta a comprendere in modo più completo la complessità e la diversità del ciclo dell’ossigeno nell’oceano e fornisce più prospettive e idee per la futura ricerca scientifica marina.

Allo stesso tempo, fornisce anche nuovi indizi sull’origine della vita. L’origine della vita è una delle principali questioni di interesse a lungo termine nella comunità scientifica. L’opinione tradizionale è che l’ossigeno necessario alla vita sia prodotto principalmente da microrganismi come i cianobatteri attraverso la fotosintesi. Tuttavia, questo studio ha scoperto che l’ossigeno può essere prodotto anche nelle profondità marine in condizioni di assenza di luce, fornendo una nuova direzione per pensare all’origine della vita. Ciò suggerisce che la vita potrebbe aver avuto origine e svilupparsi in una gamma più ampia di condizioni ambientali rispetto alle sole acque superficiali piene di luce. Questo ci aiuta a riesaminare il quadro teorico dell’origine della vita ed esplorare nuove direzioni di ricerca.

La ricerca ha anche implicazioni per le valutazioni degli ecosistemi delle acque profonde. Gli ecosistemi delle profondità marine sono tra gli ecosistemi più misteriosi e fragili della Terra. Questa scoperta dimostra che potrebbero esserci meccanismi di produzione di ossigeno nelle profondità marine che non abbiamo ancora compreso appieno, il che è di grande importanza per la valutazione e la protezione degli ecosistemi delle profondità marine. Ci ricorda che l’impatto dei processi abiotici sulla circolazione dell’ossigeno deve essere pienamente considerato quando si valuta la salute e la stabilità degli ecosistemi delle profondità marine. Allo stesso tempo, ciò fornisce anche nuove idee e metodi per la protezione e la gestione degli ecosistemi marini profondi.

Infine, l’autore ritiene che questa ricerca guiderà anche le attività minerarie in acque profonde. Mentre gli esseri umani continuano a sfruttare le risorse delle acque profonde, le attività minerarie in acque profonde sono in aumento. Tuttavia, l’impatto delle attività minerarie in acque profonde sull’ambiente marino non è completamente compreso. Questa scoperta suggerisce che i noduli polimetallici nelle profondità marine potrebbero avere importanti funzioni ecosistemiche, come la produzione di ossigeno. Pertanto, prima di promuovere le attività minerarie in acque profonde, è necessario considerarne pienamente l’impatto sull’ecosistema delle acque profonde e condurre una valutazione e una supervisione scientifica. Ciò contribuisce a garantire che le attività minerarie in acque profonde siano sostenibili e rispettose dell’ambiente.