Przez dziesięciolecia naukowcy snuli teorie na temat ciemnej materii, która, jak się uważa, utrzymuje galaktyki razem dzięki swojemu przyciąganiu grawitacyjnemu. Zagadka ciemnej materii trwa, a teraz naukowcy odkryli to, co nazywają ciemnym tlenem na dnie oceanu.
Niedawny badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience, poświęconym badaniom nauk o Ziemi, pokazują tlen emitowany z złóż mineralnych 4000 metrów (około 13 000 stóp) pod powierzchnią oceanu na dnie morskim Strefy Clarion-Clipperton (CCZ) Oceanu Spokojnego. Głębokość wynosi prawie połowę długości najwyższego szczytu Mount Everest.
Badanie przeprowadzone przez Andrew Sweetmana, profesora w Scottish Association for Marine Science (SAMS) i kierownika zespołu badawczego zajmującego się ekologią dna morskiego i biogeochemią, dostarcza dowodów na to, że na planecie istnieje dodatkowe źródło tlenu oprócz tlenu powstającego w wyniku fotosyntezy.
Aż dotąd naukowcy uważali, że jedynym źródłem tlenu na Ziemi są organizmy fotosyntetyczne, takie jak rośliny i algi, które produkują tlen umożliwiający oddychanie ludziom i innym zwierzętom.
Jakie zatem znaczenie ma ten nowo odkryty ciemny tlen i jakie pytania odnośnie początków życia na Ziemi on nasuwa?
Czym jest ciemny tlen?
W strefie Clarion-Clipperton (CCZ), która rozciąga się na obszarze 4,5 miliona kilometrów kwadratowych (1,7 miliona mil kwadratowych) na Oceanie Spokojnym, występują skały mineralne przypominające węgiel, zwane konkrecjami polimetalicznymi, które zazwyczaj zawierają mangan i żelazo. Naukowcy odkryli, że konkrecje te wytwarzają tlen bez procesu fotosyntezy.
Minerały, które produkują tlen w ciemnościach dna morskiego, mogą potencjalnie zmienić pogląd naukowców na temat powstania życia na Ziemi.
„Innym wnioskiem z tych badań jest to, że potencjalnie rzucają światło na to, gdzie życie zaczęło się na planecie. To odkrycie pokazało, że być może istniało inne źródło tlenu dawno temu, a życie tlenowe lub oddychające tlenem mogło przetrwać przed pojawieniem się fotosyntezy — a jeśli dzieje się to na naszej planecie, czy może dziać się również na innych planetach” — stwierdził Sweetman w filmie SAMS.
Jak znaleźli ciemny tlen?
Odkrycie nastąpiło ponad 10 lat po znalezieniu samego źródła ciemnego tlenu. Misja badawcza z 2013 r. miała na celu zrozumienie, ile tlenu zużywają organizmy na dnie morskim CCZ.
Lądowniki, czyli mechaniczne platformy, które mogą swobodnie opadać na dno morza, zostały wysłane na głębokość 4000 metrów (13 000 stóp), aby śledzić, jak wraz ze zmniejszaniem się głębokości zmienia się poziom tlenu w wodzie.
Jednak naukowcy odkryli, że poziom tlenu na dnie oceanu wzrósł.
To zaskoczyło Sweetmana i jego zespół. Do tej pory naukowcy uważali, że tlen dostępny w głębokim oceanie pochodzi z górnych warstw oceanu i lądu, produkowany przez rośliny, plankton i algi w procesie fotosyntezy.
W rezultacie poziom tlenu zwykle spada, gdy ktoś schodzi głębiej. Nie w tym przypadku.
Uznając, że jego sprzęt pomiarowy jest wadliwy, Sweetman skalibrował go ponownie i powtórzył eksperyment kilkakrotnie w ciągu wielu lat — z tymi samymi wynikami.
W wyniku kolejnych eksperymentów na przestrzeni lat odkryli, że źródłem produkcji tlenu są grudki manganu. Zabrali te grudki z powrotem na statek w celu przeprowadzenia testów i zauważyli, że mają ładunek elektryczny, odpowiednik baterii AA.
Proces znany jako elektroliza wody morskiej pozwala ładunkowi rozdzielić wodę morską na wodór i tlen. Zaobserwowali to w swoich eksperymentach laboratoryjnych.
Jakie jest znaczenie tego odkrycia?
Nauka opiera się na zasadach weryfikacji, dlatego te odkrycia będą wymagały potwierdzenia w innych, niezależnych eksperymentach.
Jednak badania Sweetmana i jego zespołu wskazują, że niektóre minerały wytwarzają tlen nawet wtedy, gdy nie korzystamy ze światła słonecznego.
„Fakt, że na planecie mamy inne źródło tlenu niż fotosynteza, niesie ze sobą niezwykle poważne konsekwencje i implikacje” – powiedział Nick Owens, dyrektor SAMS.
Zdaniem badaczy, którzy je odkryli, odkrycie to podkreśla również potrzebę ochrony środowisk, które same produkują tlen.
„Aby zasilić zieloną gospodarkę, musimy wydobywać metale z ziemi lub potencjalnie z głębin oceanu” – powiedział Sweetman. „Więc to, co odkryliśmy, oznacza, że będziemy musieli dokładnie przemyśleć, czy wydobycie głębinowe będzie kontynuowane, gdzie to wydobycie powinno się odbywać, ponieważ ten tlen jest prawdopodobnie wykorzystywany w dowolnej ilości, jaką produkuje ekosystem”.
Ponadto odkrycie kolejnego głębinowego źródła tlenu otwiera drzwi do ponownego przyjrzenia się temu, jak powstało życie na Ziemi.
„Fakt, że na planecie istnieje inne źródło tlenu niż fotosynteza, niesie ze sobą niezwykle poważne konsekwencje i implikacje” – powiedział Owens.
