Ceva produce cantități mari de oxigen pe fundul Oceanului Pacific, la adâncimi la care lipsa luminii solare face imposibilă fotosinteza, potrivit unui studiu publicat în revista Nature Geoscience. Noua sursă de oxigen a fost descoperită într-o regiune presărată cu formațiuni străvechi, de mărimea unei prune, denumite noduli polimetalici, care ar putea juca un rol în generarea de oxigen prin catalizarea scindării moleculelor de apă.
În anul 2013, cercetătorii studiau ecosistemele de la fundul oceanului din Zona Clarion-Clipperton, o regiune situată între Hawaii și Mexic, cu o suprafață mai mare decât cea a Indiei și cu un potențial ridicat pentru mineritul metalelor. Ei au scufundat sonde pe fundul oceanului pentru a desfășura experimente automate în vederea măsurării concentrației de oxigen în decursul mai multor zile.
Curenți de oxigen la fundul oceanului
În lipsa organismelor fotosintetice care să elibereze oxigen în apă, concentrația de oxigen din apă ar trebui să scadă odată ce gazul este consumat de alte organisme. Acest lucru a fost arătat de alte studii efectuate în oceanele Antarctic, Arctic, Indian și Atlantic, în care ecosistemele de la fundul mării își datorează existența oxigenului transportat de la suprafață de către curenții oceanici. (Cea mai mare parte a acestui oxigen este produsă în Oceanul Atlantic și ajunge în adâncurile oceanelor din toată lumea printr-un mecanism de „bandă transportoare globală”.)
Însă în Zona Clarion-Clipperton, instrumentele au arătat că apa devine mai bogată, nu mai săracă în oxigen. Fenomenul a fost observat în toate experimentele desfășurate în anii 2021 și 2022 și a fost confirmat prin metode de măsurare alternative. Cantitatea de oxigen produsă nu este mică: concentrația de oxigen o depășește pe cea din apele de suprafață bogate în alge. Niciuna dintre celelalte zone analizate nu conținea noduli polimetalici, fapt care sugerează că aceste roci joacă un rol important în producerea acestui „oxigen întunecat”.
Fenomenul a putut fi replicat în laborator. Cercetătorii au monitorizat mostrele colectate de la fundul oceanului, inclusiv noduli polimetalici, și au observat creșterea concentrației de oxigen. Rocile încep să producă oxigen până la un punct, după care procesul se oprește, probabil deoarece energia necesară scindării moleculelor de apă se epuizează. De aici rezultă întrebarea care este sursa acestei energii. Dacă nodulii polimetalici ar fi acționat ca niște baterii, producând energie printr-o reacție chimică, atunci ei s-ar fi epuizat de mult timp.
Sursă de oxigen cu potențial electric
Însă nodulii polimetalici ar putea funcționa pe post de catalizatori, permițând scindarea apei și formarea oxigenului molecular. Cercetătorii au măsurat tensiunile de la suprafața nodulilor și au descoperit diferențe de până la 0,95 de volți. Aceasta nu reprezintă cei 1,5 volți necesari scindării moleculei de apă, însă, în principiu, o tensiune mai ridicată poate fi creată în același mod în care tensiunile bateriilor pot fi dublate prin conectarea lor în serie.
Nu este încă clar dacă reacția produce și hidrogen molecular (așa cum se întâmplă în procesele industriale de electroliză) sau dacă se eliberează doar protoni, în timp ce electronii rămași ajung în altă parte. De aceea, înțelegerea fenomenului s-ar putea dovedi utilă pentru construirea unor catalizatori mai buni.
Studiul ar putea avea implicații și în privința căutării vieții pe alte planete, când identificarea oxigenului în atmosfera unei exoplanete ar trebui interpretată cu o precauție suplimentară.
Oamenii de știință concluzionează că, înainte de începerea exploatării miniere de adâncime, ar trebui cartografiate zonele în care se produce oxigen. În caz contrar, ecosistemele care au devenit dependente de acel oxigen s-ar putea prăbuși după îndepărtarea nodulilor polimetalici.
Sursa: Nature