Ανακάλυψη στη βαθιά θάλασσα: «Είναι σκοτεινό οξυγόνο»

Μια ομάδα διεθνών ερευνητών ανακάλυψε ότι πολυμεταλλικά οζίδια στον βυθό της θάλασσας, σε βάθος 4.000 μέτρων, μπορούν να παράγουν οξυγόνο.

Αυτή η ανακάλυψη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό «Nature Geoscience», δείχνει ότι αυτά τα μεταλλικά οζίδια λειτουργούν ως «γεωμπαταρίες» που μπορούν να διασπούν το νερό της θάλασσας και να παράγουν οξυγόνο σε πλήρη σκοτάδι, χωρίς την ανάγκη φωτός.

Η διαδικασία παραγωγής οξυγόνου μέσω αυτών των οζιδίων προκύπτει από την ηλεκτρόλυση του θαλασσινού νερού, όπου τα μέταλλα μέσα στα οζίδια δημιουργούν μια ηλεκτρική φόρτιση που διασπά το νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο. Αυτή η ανακάλυψη αμφισβητεί τη μακροχρόνια πεποίθηση ότι το οξυγόνο στη Γη παράγεται μόνο μέσω φωτοσυνθετικών οργανισμών, όπως τα φυτά και τα άλγη.

Οι ερευνητές τονίζουν ότι αυτή η ανακάλυψη έχει σημαντικές επιπτώσεις για την εξόρυξη πολυμεταλλικών οζιδίων από τον βυθό της θάλασσας, καθώς η διαδικασία αυτή μπορεί να επηρεάσει την παραγωγή οξυγόνου που υποστηρίζει τη θαλάσσια ζωή σε αυτά τα βάθη.

Η καθιερωμένη πεποίθηση ότι στη Γη μόνο τρεις διεργασίες και οργανισμοί είναι ικανοί να παράγουν οξυγόνο μπορεί να πάρει τέλος. Στη φωτοσύνθεση των φυτών, αυτή του φυτοπλαγκτού και των θαλάσσιων φυκών και εκείνων που είναι γνωστά ως κυανοβακτήρια, προστίθεται τώρα μια ομάδα πετρωμάτων βυθισμένα στον βυθό της θάλασσας που παράγουν το αποκαλούμενο «σκοτεινό οξυγόνο».

Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε μια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον Andrew K. Sweetman, από τη Σκωτία Marine Science Association, και τον χημικό Franz Geiger, από το Northwestern University. Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο έγκριτο περιοδικό Nature, θέτει υπό αμφισβήτηση την προέλευση της ζωής στον πλανήτη μας, η οποία θα μπορούσε να είναι υποβρύχια.

Ήταν ο Sweetman που εντόπισε για πρώτη φορά την παρουσία ενός παράξενου φαινομένου σε μια ορεινή υποβρύχια κορυφογραμμή, γνωστή ως Clarion-Clipperton. Είναι ενα σημείο βάθους 4.000 μέτρων στον Ειρηνικό Ωκεανό που, τον τελευταίο καιρό, έχει τραβήξει την προσοχή της μεταλλευτικής βιομηχανίας, λόγω της παρουσίας ορυκτών και σπάνιων γαιών.

Εκεί, σε πάνω από ένα εκατομμύριο τετραγωνικά χιλιόμετρα, διανέμεται μεγάλη ποσότητα πετρωμάτων και λίθων, που αποτελούνται από μέταλλα όπως το κοβάλτιο, το νικέλιο, ο χαλκός, το λίθιο και το μαγγάνιο. Είναι τα λεγόμενα «πολυμεταλλικά οζίδια», ένα είδος φυσικών κοιτασμάτων ορυκτών. Και ήταν εκεί όπου οι αισθητήρες των ειδικών εντόπισαν την παρουσία οξυγόνου.

Αυτό ήταν κάτι που τους έκανε να πιστεύουν ότι οι αισθητήρες είχαν σπάσει, αφού προηγούμενες μελέτες στα βαθιά θαλάσσια ύδατα έδειξαν ότι το οξυγόνο είχε εξαντληθεί εκεί αντί να παράγεται. «Ωστόσο, για 10 χρόνια αυτές οι παράξενες μετρήσεις οξυγόνου συνέχισαν να εμφανίζονται», λέει ο Sweetman, ο οποίος αναγνωρίζει ότι έπρεπε να βαθμονομήσουν εκ νέου τους αισθητήρες τους. Αφού ανέλυσαν δεδομένα που συλλέχθηκαν για χρόνια, σκέφτηκαν ότι «κάτι καινοτόμο και αδιανόητο συνέβαινε εκεί».

Πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια, συνέβη η Μεγάλη Οξείδωση στη Γη, μια διαδικασία κατά την οποία η ατμόσφαιρα πρόσθεσε μεγάλες ποσότητες οξυγόνου. Αυτό προκάλεσε την έκρηξη της μεταγενέστερης ζωής, που στην αρχή ήταν κυανοβακτήρια που ανέπτυξαν την ικανότητα να χρησιμοποιούν το ηλιακό φως για να προκαλούν μια χημική αντίδραση για την απελευθέρωση οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Ένας άλλος σχετικά «νέος» τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι η ηλεκτρόλυση του νερού, με την οποία αποσυντίθεται στα δύο στοιχεία του (υδρογόνο και οξυγόνο, H2O) χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό ρεύμα.

Αυτή η διαδικασία, η οποία ανακαλύφθηκε από τον άνθρωπο μόλις πριν από 200 χρόνια, θα μπορούσε να συνέβαινε από την αρχή του χρόνου στα βάθη των ωκεανών. «Πιστεύουμε ότι μια ηλεκτροχημική διαδικασία θα μπορούσε να παρέχει μέρος της παραγωγής οξυγόνου που βλέπαμε», λέει ο Sweetman. Για να λάβει απάντηση, επικοινώνησε με τον χημικό Franz Geiger, από το Πανεπιστήμιο Northwestern στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Σε ένα από τα προηγούμενα έργα του, ο Geiger είχε δείξει ότι η σκουριά, σε συνδυασμό με το αλμυρό νερό, μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό. Στο επίκεντρο όλων, το ερώτημα εάν αυτοί οι πολυμεταλλικοί όζοι που βρέθηκαν στον βυθό της θάλασσας θα μπορούσαν να παράγουν αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή οξυγόνου. Και πράγματι, μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται «ηλεκτρόλυση της θάλασσας».

Στη συνέχεια, ο Sweetman έστειλε στον Geiger αρκετά κιλά από αυτά τα οζίδια. Μόλις στο εργαστήριό του, ανακάλυψε ότι «μόνο 1,5 βολτ, η ίδια τάση με μια κανονική μπαταρία ΑΑ, είναι αρκετό για να χωρίσει το θαλασσινό νερό». Η ομάδα του, με τους κόμβους που έλαβαν, εντόπισε τάσεις έως και 0,95 βολτ. Όταν τους μάζεψαν, είδαν ότι ήταν ακόμη μεγαλύτερο. «Φαίνεται ότι ανακαλύψαμε μια φυσική «γεωμπαταρία». Η βάση για μια πιθανή εξήγηση της παραγωγής σκοτεινού οξυγόνου στον ωκεανό», εξηγεί ο χημικός.

Το πρόβλημα τώρα έρχεται με τους σκοπούς που μπορούν να δοθούν σε αυτά τα οζίδια. Σύμφωνα με τον ειδικό, η μάζα αυτών των οζιδίων θα ήταν επαρκής για να ικανοποιήσει την παγκόσμια ενεργειακή ζήτηση για τις επόμενες δεκαετίες. Ετσι οι εταιρείες υποβρύχιας εξόρυξης θα μπορούσαν να θέσουν τους στόχους τους πάνω σε αυτά τα οζίδια.

«Τα πολυμεταλλικά οζίδια που παράγουν αυτό το οξυγόνο περιέχουν μέταλλα που είναι βασικά για την παραγωγή μπαταριών για τα αυτοκίνητα ή τα κινητά μας τηλέφωνα», κατέληξε ο Γκαϊγκερ.