Это открытие переворачивает наши представления о газе, делающем возможной сложную жизнь на Земле.
Глубоководные просторы океана преподнесли ученым сенсацию: обнаружен новый источник кислорода, не связанный с фотосинтезом. Этот феномен, ставящий под сомнение устоявшиеся научные догмы, может заставить нас пересмотреть свои взгляды на многие аспекты науки, включая поиски внеземной жизни.
Со школьной скамьи мы знаем, что кислород, которым мы дышим, производится растениями в процессе фотосинтеза, особенно в тропических лесах. Ученые давно выяснили, что это лишь часть правды: значительный вклад в производство кислорода вносят также фитопланктон в океанах и озерах. Однако в обоих случаях базовый принцип один и тот же: живые организмы используют солнечный свет для преобразования углекислого газа и воды в необходимые им вещества, а кислород является побочным продуктом этого процесса.
Без света, питающего фотосинтез, кислород в глубинных слоях океана практически отсутствует, и жизнь там существует за счет скудных запасов, доставляемых течениями. Долгое время считалось, что единственный источник кислорода на глубине свыше нескольких сотен метров – это перемешивание водных масс, и снижение интенсивности этого процесса представляло бы серьезную угрозу для жизни в океане.
Однако, исследуя зону Кларион-Клиппертон – горный хребет в Тихом океане на глубине более 4000 метров, профессор Эндрю Свитман из Шотландской ассоциации морских наук обнаружил нечто удивительное. Размещенные на дне океана камеры фиксировали повышение уровня кислорода в течение нескольких дней.
“Когда мы впервые увидели эти данные, то подумали, что датчики неисправны, – рассказывает Свитман. – Ведь все предыдущие исследования показывали, что в глубинах океана кислород только потребляется, но никак не производится. Мы возвращались на базу, калибровали датчики, но на протяжении 10 лет эти странные показания кислорода продолжали появляться”.
Лишь после того, как команда использовала другой метод измерения кислорода, они поверили своим результатам. Свитман и его коллеги назвали этот феномен “темным кислородом”, поскольку его происхождение оставалось неизвестным, а производился он в отсутствие света.
Значимость этого открытия трудно переоценить. “Для возникновения аэробной жизни на планете необходим кислород, – говорит Свитман, – и до сих пор считалось, что он появился благодаря фотосинтезирующим организмам. Но теперь мы знаем, что кислород может производиться и в морских глубинах, где нет света. Думаю, нам стоит пересмотреть некоторые вопросы, например: где зародилась аэробная жизнь?”
Роль “темного кислорода” в эволюции – пожалуй, самый интригующий вопрос, который ставит перед нами это открытие. Однако ученым предстояло разгадать более насущную загадку: откуда берется этот кислород?
Не найдя биологического объяснения, исследователи обратили внимание на полиметаллические конкреции – скопления минералов на дне океана, которые уже давно привлекают внимание горнодобывающих компаний. Проконсультировавшись с профессором Францем Гейгером из Северо-Западного университета, который ранее доказал, что ржавчина и морская вода могут генерировать электричество, команда пришла к выводу, что металлы на дне океана осуществляют естественный электролиз, расщепляя воду на кислород и водород.
Конкреции были подняты на поверхность и доставлены в лабораторию Гейгера, где было обнаружено, что некоторые из них производят электрический заряд напряжением 0,95 вольт. При правильной ориентации несколько конкреций могут создавать более высокое напряжение, потенциально превышающее порог в 1,5 вольт, необходимый для расщепления морской воды.
“Похоже, мы обнаружили естественные “геобатарейки”, – говорит Гейгер. – И эти геобатарейки могут объяснить производство “темного кислорода” в океане”.
Возможно, всплеск активности был вызван тем, что при заборе проб с поверхности конкреций был удален слой осадков. Это объясняет, почему уровень кислорода сначала резко возрос, а затем начал снижаться.
Состав полиметаллических конкреций варьируется, но те, что, вероятно, ответственны за производство кислорода, могут оказаться самыми ценными. “Они содержат такие металлы, как кобальт, никель, медь, литий и марганец, – добавляет Гейгер. – Все это критически важные элементы, используемые в производстве аккумуляторов”.
Именно здесь захватывающее научное открытие сталкивается с суровой реальностью. Глубоководная добыча полезных ископаемых давно обсуждается, но до сих пор была слишком дорогой. Однако сегодня, когда технологии удешевляют процесс, а цены на многие металлы стремительно растут, ситуация может измениться.
Ученые пока не знают, как добыча этих конкреций повлияет на жизнь в глубинах океана, но Гейгер видит тревожный сигнал в одном из редких случаев извлечения металлов со дна океана:
“В 2016 и 2017 годах морские биологи обследовали участки, где в 1980-х годах велась добыча полезных ископаемых, и обнаружили, что на этих территориях не восстановились даже бактерии. В то же время, в районах, не затронутых добычей, морская жизнь процветала. Почему такие “мертвые зоны” сохраняются десятилетиями, до сих пор неизвестно. Это открытие заставляет нас с большой осторожностью относиться к планам по глубоководной добыче, ведь биоразнообразие в районах, богатых полиметаллическими конкрециями, выше, чем в самых разнообразных тропических лесах”.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Читайте также: Древнейшие кристаллы Земли раскрывают секрет: дожди и океаны существовали уже 4 миллиарда лет назад
