Ένα φαινόμενο που μέχρι τώρα δεν ήταν κατανοητό: τη σκοτεινή παραγωγή οξυγόνου (dark oxygen production – DOP), αποκάλυψε μία πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Geoscience.
Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε από μία διεθνή ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Andrew K. Sweetman και διεξήχθη στην περιοχή άδειας NORI-D της Ζώνης Clarion-Clipperton (CCZ) στον Ειρηνικό Ωκεανό. Η περιοχή αυτή είναι γνωστή για την αφθονία των πολυμεταλλικών κονδύλων της, που καλύπτουν εκτεταμένες περιοχές του βυθού.
Τι είναι οι πολυμεταλλικοί κόνδυλοι;
Οι πολυμεταλλικοί κόνδυλοι είναι ορυκτές συγκεντρώσεις που σχηματίζονται από την καθίζηση διαλυμένων μετάλλων στο θαλασσινό νερό και έχουν επιστημονικό και εμπορικό ενδιαφέρον λόγω της πλούσιας περιεκτικότητάς τους σε μέταλλα όπως το μαγγάνιο, το νικέλιο, ο χαλκός και το κοβάλτιο. Οι ερευνητές πραγματοποίησαν πολλαπλά πειράματα χρησιμοποιώντας θαλάμους βενθικής ανάλυσης in-situ, σχεδιασμένους για να μετρούν την κατανάλωση οξυγόνου της κοινοτικής ιλύος (sediment community oxygen consumption – SCOC) στον βυθό.
Απροσδόκητα ευρήματα
Αντί να παρατηρήσουν μόνο την κατανάλωση οξυγόνου, όπως αναμενόταν, οι ερευνητές παρατήρησαν αύξηση της συγκέντρωσης οξυγόνου στους θαλάμους.
Οι συγκεντρώσεις οξυγόνου ξεκίνησαν από περίπου 185,2 μmol/l και έφτασαν μεταξύ 201 και 819 μmol/l σε 47 ώρες, υποδεικνύοντας καθαρή παραγωγή οξυγόνου που δεν είχε καταγραφεί προηγουμένως.
Οι οργανισμοί του βυθού της θάλασσας καταναλώνουν οξυγόνο, το οποίο μπορεί να μετρηθεί με in situ πειράματα βενθικού θαλάμου.
Το οξυγόνο (O2) είναι διαδεδομένο σε επιφανειακά ιζήματα βαθέων υδάτων όπου ο ρυθμός κατανάλωσής του αντανακλά το άθροισμα της αερόβιας αναπνοής και της οξείδωσης των ανηγμένων ανόργανων ενώσεων που παράγονται από την αναερόβια διάσπαση.
Αυτές οι διαδικασίες ορίζουν την κατανάλωση O2 της κοινότητας ιζημάτων (SCOC) και απαιτείται ποσοτικός προσδιορισμός του SCOC για την εκτίμηση των ροών των κύριων στοιχειακών κύκλων μέσω θαλάσσιων συστημάτων. Σε αντίθεση με προηγούμενες μελέτες ροής O2 βαθέων υδάτων που έδειξαν μόνο SCOC, διαπιστώθηκε σταθερά ότι περισσότερο O2 συσσωρευόταν στους θαλάμους από ό, τι καταναλωνόταν, με αποτέλεσμα την καθαρή παραγωγή O2.
Πώς εξηγείται αυτό το φαινόμενο
Οι ερευνητές πρότειναν ότι η παραγωγή οξυγόνου μπορεί να συνδέεται με τα πολυμεταλλικά οζίδια. Αυτά τα οζίδια εμφανίζουν ηλεκτρικά δυναμικά έως και 0,95 V στις επιφάνειές τους, τα οποία θα μπορούσαν να διευκολύνουν την ηλεκτρόλυση του θαλασσινού νερού και, επομένως, να συμβάλουν στην παραγωγή οξυγόνου απουσία φωτός.
Ωστόσο, μια από τις πιο ενδιαφέρουσες υποθέσεις της μελέτης είναι η θεωρία της «γεω-μπαταρίας». Αυτή η θεωρία προτείνει ότι η διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ των μεταλλικών ιόντων εντός των στρωμάτων των οζιδίων θα μπορούσε να δημιουργήσει μια εσωτερική ανακατανομή ηλεκτρονίων, οδηγώντας σε παραγωγή οξυγόνου μέσω της ηλεκτρόλυσης του θαλασσινού νερού.
Τα οζίδια, εμπλουτισμένα με οξείδια μετάλλων μετάπτωσης όπως το νικέλιο θα μπορούσαν να βελτιστοποιήσουν την προσρόφηση των αντιδραστηρίων και να βελτιώσουν την καταλυτική απόδοση, διευκολύνοντας την παραγωγή οξυγόνου.
Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να σχετίζεται με την έκθεση ηλεκτροχημικά ενεργών θέσεων στα οζίδια, τα οποία επηρεάζονται από την κάλυψη και την απομάκρυνση των ιζημάτων κατά τη διάρκεια εργασιών εξόρυξης βαθέων υδάτων.
Πού καταλήγει η μελέτη
Η μελέτη καταλήγει στο συμπέρασμα ότι η παραγωγή «dark» οξυγόνου είναι ένα πραγματικό και μετρήσιμο φαινόμενο στον βαθύ βυθό της θάλασσας, επηρεασμένο από την παρουσία και τα χαρακτηριστικά πολυμεταλλικών οζιδίων.
Αν και τα ποσοστά παραγωγής σκούρου οξυγόνου που παρατηρήθηκαν ήταν μεγαλύτερα από την κατανάλωση οξυγόνου από την κοινότητα των ιζημάτων, οι ερευνητές προειδοποιούν να μην προεκταθούν αυτά τα αποτελέσματα σε μεγαλύτερες χρονικές κλίμακες ή ευρύτερες περιοχές χωρίς περαιτέρω μελέτες.
