279
Геохіміки знайшли на дні океану невідоме дотепер джерело кисню, яке виробляє його без світла й участі рослин та мікроорганізмів — компонентів, що вважалися обов’язковими для синтезу кисню. Схоже, кисень з’являється завдяки покладам різноманітних металів на дні. Ідею вже перевірили експериментально, однак ще слід виявити, наскільки цей процес поширений і як ефективно продукує кисень. Дослідження опублікували в журналі Nature Geoscience.
Чому науковці звернули погляд на океанічне дно?
Традиційно глибоководні організми вважають тільки споживачами кисню, адже до дна не доходить достатньо світла, щоб виробляти кисень шляхом фотосинтезу. Утім науковці почали частіше отримувати дані про незвичний розподіл кисню біля океанічного дна, який міг би вказувати на його утворення на великій глибині. Щоб дослідити, звідки в морських глибинах береться кисень, науковці вирішили провести серію експериментів просто на дні океану.
Як шукали джерело кисню?
Дослідники помістили герметичні камери на глибині 4 кілометрів, щоб протягом 47 годин вимірювати в них вміст кисню. На противагу їхнім очікуванням, що вміст кисню падатиме, він навпаки зростав, іноді у 3 рази перевищуючи початковий рівень. Швидкість вироблення кисню на океанічному дні сягала 1,7-18 мілімоль на метр квадратний за добу.
Щоб виключити можливість того, що вироблення кисню було зумовленим життєдіяльністю організмів, науковці вводили речовини, які пригнічували або підсилювали ріст мікробів, але швидкість вироблення кисню залишалася незмінною. Утім, наявність на дні бактерій роду Nitrosopumilus, які залучені в колообігу азоту та кисню, трохи збільшувала ефективність вироблення кисню. Можливо, це свідчить, що ці бактерії пристосувалися жити саме на такому субстраті.
Далі науковці взялися досліджувати поклади металів на дні океану, щоб виявити, яким чином вони пов’язані з виробленням кисню. На поверхні цих покладів зафіксували зміну електричного потенціалу величиною в приблизно один вольт, чого за присутності металів-каталізаторів, таких як нікель, може бути достатньо для утворення кисню з морської води. Оскільки ні розщеплення оксидів марганцю, ні розщеплення води під впливом радіації не пояснили вироблення кисню в таких кількостях, науковці визнали електроліз води причиною утворення кисню біля дна океану.
Чим корисні поклади металів з дна океану?
Відкриття нового джерела кисню в океані розширює наше розуміння еволюції життя в океані, особливо у його глибинах. Також науковцям ще слід вивчити роль цього нового способу вироблення кисню у світовому колообігу кисню та інших хімічних елементів. Розуміння впливу підводних покладів металів на океанічну флору та фауну підкреслює необхідність оберігати їх від незаконного видобутку.
Оскільки деякі метали, як залізо, нікель та марганець, уже використовують у різних технологіях «штучного фотосинтезу» як каталізатори розщеплення води на кисень та водень, відкриття того, як ці процеси відбуваються у природі, може покращити такі системи. Тоді їх можна буде використовувати для вироблення кисню у неосвітлених або малопридатних для життя рослин місцях, таких як інші планети та океанічні западини.
