Μυστηριώδης πηγή ηλεκτρισμού και οξυγόνου αψηφά όσα γνωρίζαμε για τους ωκεανούς

Οι ερευνητές λένε πως την πρώτη φορά που κατέγραψαν το φαινόμενο νόμιζαν ότι τα όργανά τους ήταν ελαττωματικά: με βάση όσα γνωρίζουμε, τίποτα δεν θα μπορούσε να παράγει οξυγόνο στον σκοτεινό βυθό του ωκεανού, εκεί όπου η φωτοσύνθεση είναι απλά αδύνατη.

Κι όμως, τα επίπεδα οξυγόνου ήταν υψηλότερα από ό,τι στα επιφανειακά νερά της θάλασσας όπου ζει το φυτοπλαγκτόν. Και το οξυγόνο φαίνεται ότι παράγεται από μεταλλικούς σβόλους που περιέργως λειτουργούν σαν μπαταρίες και διασπούν το θαλασσινό νερό με ηλεκτρόλυση.

Είναι η πρώτη φορά που καταγράφεται οπουδήποτε στον πλανήτη αβιοτική παραγωγή οξυγόνου χωρίς φωτοσύνθεση, αναφέρουν στο περιοδικό Nature Geoscience οι ωκεανογράφοι που ανακάλυψαν το φαινόμενο.

Προειδοποιούν δε ότι τα σχέδια εξόρυξης αυτών των περίεργων σβόλων, οι οποίοι είναι γνωστοί ως πολυμεταλλικοί κόνδυλοι, απειλούν τα άγνωστα οικοσυστήματα που μπορεί να τροφοδοτούνται από αυτό το «σκοτεινό οξυγόνο».

«Ανήκουστο»

Η ομάδα του Άντριου Σουίτμαν, καθηγητή της Σκοτικής Ένωσης Θαλάσσιας Επιστήμης, παρατήρησε κάτι περίεργο στη διάρκεια ερευνητικής αποστολής το 2013, όταν μελετούσαν τον βυθό στην «Ζώνη Κλάριον-Κλίπερτον», μια περιοχή του βυθού μεγαλύτερη από την Ινδία, ανάμεσα στο Μεξικό και τη Χαβάη, όπου εστιάζονται τα σχέδια εξορύξεων ανοιχτής θάλασσας.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν έναν κλωβό που βυθίζεται στα ιζήματα και απομονώνει ένα τμήμα του βυθού μαζί με μια ποσότητα θαλασσινού νερού. Σε αυτό το κλειστό σύστημα, η συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου θα έπρεπε αργά αλλά σταθερά να πέφτει. Κι όμως, αντί να πέφτει, αυξανόταν σε επίπεδα που δεν συναντώνται ακόμα και στην επιφάνεια της θάλασσας.

Ο Σουίτμαν απλά θεώρησε κάτι δεν πήγαινε καλά με τους αισθητήρες. Το ίδιο πίστεψε όταν το φαινόμενο καταγράφηκε σε άλλο σημείο του βυθού. Πέρασαν χρόνια, μέχρι το 2021, πριν ο ερευνητής πειστεί χάρη σε μια δεύτερη, διαφορετική τεχνική για τη μέτρηση του οξυγόνου.

«Όταν το αποτέλεσμα βγήκε ίδιο και με τη δεύτερη μέθοδο, γνωρίζαμε ότι είχαμε ανακαλύψει κάτι αναπάντεχο και ανήκουστο» δήλωσε ο Σουίτμαν.

Ο μηχανισμός παραγωγής οξυγόνου παραμένει εν πολλοίς μυστηριώδης, φαίνεται όμως ότι συνδέεται άμεσα με τους πολυμεταλλικούς κονδύλους, αναφέρει η ομάδα.

Όταν ανασύρθηκαν από τον βυθό και μεταφέρθηκαν σε δεξαμενές στο εργαστήριο, οι κόνδυλοι διαπιστώθηκε ότι παράγουν με κάποιο τρόπο ηλεκτρική τάση στην επιφάνειά τους.

Η τάση ήταν μικρή, 0,95 Volt, αυξάνεται όμως σημαντικά αν αρκετοί κόνδυλοι αγγίζουν ο ένας τον άλλο, σαν μπαταρίες που συνδέονται στη σειρά. Θεωρητικά, η τάση θα μπορούσε έτσι να αυξηθεί στα 1,5 V, αρκετά μεγάλη για να ηλεκτρολύει το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο.

«Φαίνεται ότι ανακαλύψαμε μια φυσική ‘γεωμπαταρία’» δήλωσε ο Φραντς Γκάιγκερ του Πανεπιστημίου Northwestern στις ΗΠΑ», ο έτερος συνεπικεφαλής της μελέτης.

«Οι γεωμπαταρίες αυτές είναι η βάση για μια πιθανή εξήγηση της παραγωγής σκοτεινού οξυγόνου στους ωκεανούς».

Παραμένει ωστόσο ασαφές ποια μπορεί να είναι η πηγή ενέργειας που δημιουργεί την ηλεκτρική τάση στην επιφάνεια των κονδύλων, όπως φαίνεται επ’ αόριστον.

Μια εξήγηση που προτείνουν οι ερευνητές είναι ότι η χημική αντίδραση οξειδίων του σιδήρου με το θαλασσινό νερό, μια αντίδραση που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα, σύμφωνα με προηγούμενες έρευνες του Γκάιγκερ.

Εξόρυξη ανοιχτής θάλασσας

Η Ζώνη Κλάριον-Κλίπερτον προσελκύει τις μεταλλευτικές εταιρείες επειδή οι πολυμμεταλικοί κόνδυλοι που την καλύπτουν εκτιμάται ότι περιέχουν περισσότερο κοβάλτιο, νικέλιο, μαγγάνιο και λίθιο από ό,τι όλα τα χερσαία ορυχεία μαζί.

Δεν είναι όμως μια ανανεώσιμη πηγή μετάλλων, δεδομένου ότι κάθε κόνδυλος χρειάζεται ακόμα και εκατομμύρια χρόνια για να σχηματιστεί από τη σταδιακή επικάθιση μετάλλων πάνω σε θραύσματα οστράκων ή άλλα μικρά αντικείμενα στον βυθό.

«Πολλές μεγάλες μεταλλευτικές εταιρείες σκοπεύουν τώρα να εξορύξουν αυτά τα πολύτιμα στοιχεία από τον βυθό σε βάθος 10-20 χιλιάδων ποδών (3-6 χλμ). Πρέπει να ξανασκεφτούμε πώς θα εξορύξουμε αυτά τα μέταλλα χωρίς να εξαντλήσουμε την πηγή οξυγόνου από τους ζωντανούς οργανισμούς» δήλωσε ο Γκάιγκερ.

Τα θαλάσσια ορυχεία που είχαν λειτουργήσει σε μικρή κλίμακα τη δεκαετία του 1980 προκάλεσαν περιβαλλοντική καταστροφή, προειδοποίησε ο ερευνητής.

«Το 2016 και το 2017 θαλάσσιοι βιολόγοι επισκέφθηκαν αυτές τις περιοχές και διαπίστωσαν πως ούτε τα βακτήρια δεν είχαν επιστρέψει» είπε.

Η μελέτη έρχεται την ώρα που η Διεθνής Αρχή Θαλάσσιου Βυθού εξετάζει την κατάρτιση κανόνων για τις εξορύξεις ανοιχτής θάλασσας, κανόνες που αναμένεται να ανοίξουν το δρόμο για την εκμετάλλευση της Ζώνης Κλάριον-Κλίπερτον.

Οι αντιδράσεις είναι πάντως σημαντικές, με περίπου 27 χώρες να ζητούν την επιβολή μορατόριουμ στην εξόρυξη ανοιχτής θάλασσας.

Ζωή σε άλλους πλανήτες

Τα ευρήματα δείχνουν επίσης να καταρρίπτουν την κρατούσα θεωρία για το οξυγόνο της Γης, το οποίο πιστεύεται ότι άρχισε για πρώτη φορά να παράγεται από φωτοσυνθετικά βακτήρια πριν από περίπου 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια.

«Για να εμφανιστούν στη Γη αερόβιοι οργανισμοί έπρεπε να υπάρχει οξυγόνο, και η εικόνα που είχαμε είναι ότι το οξυγόνο της Γης εμφανίστηκε με τους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς» είπε ο Σουίτμαν.

«Τώρα όμως γνωρίζουμε ότι οξυγόνο παράγεται και στη βαθιά θάλασσα όπου δεν υπάρχει φως. Πιστεύω επομένως ότι πρέπει να επανεξετάσουμε ερωτήματα όπως: Πού θα μπορούσε να είχε εμφανιστεί αερόβια ζωή;»

Τα ευρήματα θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη στην αναζήτηση ζωής σε μακρινούς πλανήτες, αφού ενδεχόμενη ανίχνευση οξυγόνου δεν θα υποδήλωνε απαραίτητα βιολογική προέλευση.