Σε βάθος άνω των 4.000 μέτρων στον Ειρηνικό Ωκεανό, το περιβάλλον είναι μόνιμα σκοτεινό και κοντά στο σημείο πήξης. Εκατομμύρια στρογγυλεμένες πέτρες, μεγέθους πατάτας, βρίσκονται διάσπαρτες στα ιζήματα του βυθού για εκατομμύρια χρόνια.
Πολυμεταλλικά οζίδια: Οι «θησαυροί» του βυθού και το αίνιγμα του οξυγόνου
Αυτά τα πετρώματα, γνωστά ως πολυμεταλλικά οζίδια, έχουν προσελκύσει αυξανόμενο διεθνές ενδιαφέρον. Είναι πλούσια σε μαγγάνιο, νικέλιο και κοβάλτιο, μέταλλα που χρησιμοποιούνται σε μπαταρίες και συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
Η μεγαλύτερη γνωστή συγκέντρωση βρίσκεται σε μια απομακρυσμένη περιοχή που ονομάζεται Ζώνη Clarion-Clipperton, μια τεράστια έκταση μεταξύ Χαβάης και Μεξικού, η οποία έχει γίνει το επίκεντρο των συζητήσεων για τη μελλοντική εξόρυξη σε βαθιά θάλασσα.
Μέχρι πρόσφατα, οι επιστήμονες που μελετούσαν αυτή την περιοχή εστίαζαν στο πώς επιβιώνει η ζωή σε ένα περιβάλλον τόσο φτωχό σε θρεπτικά συστατικά και χωρίς φως. Θεωρούσαν ότι το οξυγόνο σε αυτά τα βάθη μεταφέρεται αργά από τα επιφανειακά ύδατα, μέσω της θαλάσσιας κυκλοφορίας. Ο ίδιος ο πυθμένας θεωρούνταν ένας τόπος όπου το οξυγόνο καταναλώνεται και όχι όπου παράγεται.
Ερευνητές ανακάλυψαν «σκοτεινό οξυγόνο», το οποίο παράγεται στον πυθμένα της Ζώνης Clarion-Clipperton χωρίς τη χρήση ηλιακού φωτός ή φωτοσύνθεσης. Η ανακάλυψη αυτή, υπό την καθοδήγηση του Andrew Sweetman από τη Σκωτσέζικη Ένωση για τις Θαλάσσιες Επιστήμες, προέκυψε κατά τη διάρκεια μελέτης για την κατανάλωση οξυγόνου από οργανισμούς της βαθιάς θάλασσας.
Ένα πείραμα που αποσκοπούσε στη μέτρηση της απώλειας οξυγόνου
Η ανακάλυψη προέρχεται από εργασία υπό την καθοδήγηση του Andrew Sweetman της Σκωτσέζικης Ένωσης για τη Θαλάσσια Επιστήμη. Ο Sweetman και οι συνεργάτες του δεν αναζητούσαν μια νέα πηγή οξυγόνου.
Στόχος τους ήταν να μετρήσουν πόσο οξυγόνο καταναλώνουν οι οργανισμοί της βαθιάς θάλασσας στον πυθμένα της Ζώνης Clarion-Clipperton». Αυτή η παραδοχή ανατράπηκε αφού οι ερευνητές ανίχνευσαν κάτι απροσδόκητο: το σκοτεινό οξυγόνο, έναν όρο που χρησιμοποιείται για να περιγράψει το οξυγόνο που παράγεται χωρίς ηλιακό φως ή φωτοσύνθεση.
Για να το επιτύχει αυτό, η ομάδα πόντισε όργανα γνωστά ως βενθικοί θάλαμοι, οι οποίοι απομονώνουν ένα τμήμα του θαλασσινού πυθμένα και παρακολουθούν τις χημικές αλλαγές στο εγκλωβισμένο νερό με την πάροδο του χρόνου.
Αυτοί οι θάλαμοι χρησιμοποιούνται τακτικά για τη μέτρηση των ρυθμών αναπνοής στα θαλάσσια ιζήματα. Με βάση δεκαετίες ερευνών, οι επιστήμονες περίμεναν να δουν τα επίπεδα του οξυγόνου να μειώνονται σταδιακά μέσα στις σφραγισμένες μονάδες.
Μια ποικιλία ζώων της βαθιάς θάλασσας που βρέθηκαν ανάμεσα σε πολυμεταλλικά οζίδια στη Ζώνη Clarion-Clipperton στον Ειρηνικό Ωκεανό, συμπεριλαμβανομένων θαλάσσιων ανεμώνων (a-c), μαλακών κοραλλιών (d-f), μαύρων κοραλλιών (g), σπόγγων (h-l) και οφιούρων (j, k). Πηγή: Ann Vanreusal, Ana Hilario και άλλοι συγγραφείς, CC 4.0
Τα όργανα κατέγραψαν αύξηση των συγκεντρώσεων οξυγόνου κατά τη διάρκεια πειραμάτων, ξεπερνώντας τα επίπεδα του περιβάλλοντος θαλασσινού νερού. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Geoscience τον Ιούλιο του 2024, έδειξαν σταθερά κέρδη σε ελεγχόμενες συνθήκες.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέτασαν πιο προσεκτικά τα παρακείμενα πολυμεταλλικά οζίδια. Σύμφωνα με τη μελέτη στο Nature Geoscience, οι μετρήσεις τάσης που ελήφθησαν απευθείας από τα οζίδια έφτασαν σχεδόν το ένα βολτ.
Αυτή η παρατήρηση οδήγησε την ομάδα να εξετάσει κατά πόσον οι φυσικές ηλεκτρικές διαβαθμίσεις εντός των πετρωμάτων θα μπορούσαν να προκαλέσουν ηλεκτρόλυση, διασπώντας τα μόρια του θαλασσινού νερού σε υδρογόνο και οξυγόνο, ακόμη και σε απόλυτο σκοτάδι.
Πετρώματα που ενδέχεται να λειτουργούν ως γεω-μπαταρίες
Η υπόθεση επικεντρώνεται στην ασυνήθιστη χημεία των πολυμεταλλικών οζιδίων, τα οποία σχηματίζονται αργά καθώς στρώματα μαγγανίου, νικελίου και κοβαλτίου συσσωρεύονται γύρω από μικρά θραύσματα στον πυθμένα της θάλασσας.
Κατά τη διάρκεια εκατομμυρίων ετών, αυτά τα στρώματα συσσωρεύονται μέσω αλληλεπιδράσεων μεταξύ του θαλασσινού νερού και των ιζημάτων. Οι δομές που προκύπτουν είναι χημικά περίπλοκες και ηλεκτρικά αγώγιμες.
Εάν υπάρχουν μικρές ηλεκτρικές διαφορές δυναμικού μεταξύ των διαφορετικών ορυκτών στρωμάτων, θα μπορούσαν να δημιουργήσουν εντοπισμένες συνθήκες ικανές να πυροδοτήσουν την ηλεκτρόλυση.
Αυτή η διαδικασία απαιτεί τάση, αλλά δεν απαιτεί ηλιακό φως, γεγονός που την διαχωρίζει από τη φωτοσύνθεση —τη βιολογική οδό που ευθύνεται για το μεγαλύτερο μέρος του ατμοσφαιρικού οξυγόνου της Γης. Η ιδέα ότι τα πετρώματα θα μπορούσαν να παράγουν μετρήσιμο οξυγόνο χωρίς την παρουσία ζωής, αμφισβητεί παγιωμένες παραδοχές της θαλάσσιας χημείας.
Περιβαλλοντικές οργανώσεις, συμπεριλαμβανομένου του Συνασπισμού για τη Συντήρηση της Βαθιάς Θάλασσας (Deep Sea Conservation Coalition), τόνισαν ότι το εύρημα αποτελεί απόδειξη πως ο βαθύς ωκεανός φιλοξενεί χημικές διεργασίες που παραμένουν ελάχιστα κατανοητές.
Ο συνασπισμός επισημαίνει ότι τα πολυμεταλλικά οζίδια αναπτύσσονται με εξαιρετικά αργούς ρυθμούς και ότι ο οικολογικός τους ρόλος ενδέχεται να εκτείνεται πέρα από το να χρησιμεύουν απλώς ως βιότοπος για θαλάσσια είδη.
Μια ανακάλυψη εν μέσω εξορυκτικών σχεδίων
Η Ζώνη Clarion-Clipperton θεωρείται ευρέως ως μία από τις πιο πλούσιες σε πόρους περιοχές του θαλάσσιου πυθμένα στη Γη. Ενημερωτικά δελτία του κλάδου, όπως αυτό της Ocean Mining Intel, περιγράφουν την περιοχή ως κάτοχο τεράστιων ποσοτήτων μαγγανίου, νικελίου και κοβαλτίου, καθιστώντας την κεντρικό σημείο για μελλοντικές προτάσεις εξόρυξης σε βαθιά θάλασσα.
Οι εταιρείες που ενδιαφέρονται για τη συγκομιδή των πολυμεταλλικών οζιδίων υποστηρίζουν ότι τα μέταλλα αυτά θα μπορούσαν να στηρίξουν τη μαζική παραγωγή μπαταριών. Την ίδια στιγμή, οι θαλάσσιοι επιστήμονες συνεχίζουν να μελετούν πώς η αφαίρεση των οζιδίων θα μπορούσε να επηρεάσει τα οικοσυστήματα που εξελίχθηκαν γύρω από αυτά.
Η πιθανότητα τα οζίδια να συμβάλλουν επίσης στην παραγωγή σκοτεινού οξυγόνου εισάγει μια νέα επιστημονική μεταβλητή σε μια ήδη περίπλοκη αντιπαράθεση.
Ορισμένοι εκπρόσωποι του κλάδου αμφισβήτησαν εάν οι καταγεγραμμένες αυξήσεις αντανακλούν φυσική παραγωγή ή σφάλματα των οργάνων μέτρησης (artifacts).
Οι συγγραφείς της μελέτης στο Nature Geoscience τονίζουν ότι τα πειράματά τους επαναλήφθηκαν και ελέγχθηκαν προσεκτικά, επισημαίνουν όμως επίσης ότι απαιτείται πρόσθετη έρευνα για να επιβεβαιωθεί ο ακριβής μηχανισμός πίσω από την παρατηρούμενη άνοδο του οξυγόνου.
