Без света и без растений: странный кислород на дне океана заставил начать рискованную миссию

На глубине, куда не проникает солнечный свет, ученые столкнулись с находкой, способной изменить представления о происхождении кислорода на Земле. В Тихом океане зафиксировали появление O₂ там, где фотосинтез невозможен по определению. Теперь международная команда готовится к новой экспедиции, чтобы выяснить, откуда берется так называемый "темный" кислород. Об этом сообщает издание The Debrief.

Загадка кислорода без света

Необычное явление было зафиксировано несколько лет назад в одной из самых глубоких впадин Тихого океана. Исследования велись на глубине около 4000 метров, где отсутствует солнечный свет и классические биологические механизмы выработки кислорода работать не могут. Тем не менее приборы показали наличие O₂ рядом с древними полиметаллическими конкрециями — образованиями, формировавшимися миллионы лет и содержащими марганец, кобальт и другие металлы. Подобные районы океанического дна до сих пор остаются слабо изученными, несмотря на то что именно там скрыта значительная часть рельефа планеты и уникальные экосистемы, как это уже происходило при исследованиях, когда океан спрятал вершину в 3109 метров.

Как было сделано открытие

Команда под руководством морского эколога Эндрю Свитмена из Шотландской ассоциации морских наук работала над оценкой экологических рисков, связанных с добычей полезных ископаемых. Именно тогда спускаемые аппараты зафиксировали кислород в бессолнечной зоне. Возможности оборудования были ограничены — датчики не измеряли уровень pH, поэтому источник газа определить не удалось. Однако близость кислорода к конкрециям навела исследователей на мысль о возможной электрохимической реакции, схожей с процессами, используемыми в промышленных элементах для расщепления воды.

Поскольку биологическую природу явления подтвердить не удалось, результаты вызвали скепсис у части научного сообщества. Это неудивительно: глубоководная среда уже не раз преподносила сюрпризы — от хемосинтетических экосистем до случаев, когда в изолированных впадинах находили тысячи неизвестных вирусов, полностью меняя представления о границах жизни.

Экспедиция и технологии поиска

Предстоящая экспедиция финансируется благотворительным фондом Nippon Foundation и пройдет в зоне Кларион-Клиппертон между Мексикой и Гавайями. Ученые отправятся на исследовательском судне "Наутилус" и задействуют два роботизированных аппарата с высокочувствительными приборами. Особое внимание будет уделено измерению pH морской воды: высокая концентрация протонов может указывать на абиотическое расщепление молекул воды.

"Мы будем использовать спускаемые аппараты, специально предназначенные для изучения производства темного кислорода", — сказал морской эколог Эндрю Свитмен во время пресс-конференции.

Геобиолог Джефф Марлоу из Бостонского университета добавил, что команда создаст детальные микрокарты минералов и микроорганизмов, чтобы проверить как химические, так и биологические гипотезы.

"Главные виновники — электрохимия и биология. Возможно, они работают по отдельности, а может, и вместе", — сказал геобиолог Джефф Марлоу.

Лабораторные эксперименты и значение открытия

После возвращения экспедиции образцы конкреций будут изучены в лабораториях Северо-Западного университета. Химик Франц Гейгер планирует воссоздать давление до 400 атмосфер и исследовать электрохимические свойства минералов с помощью специализированного электронного микроскопа. Ученые попытаются определить, способны ли эти образования катализировать расщепление воды и служить естественным источником кислорода.

По словам Свитмена, разгадка происхождения темного кислорода важна не только для фундаментальной науки, но и для практических решений. Понимание процессов, происходящих на дне океана, позволит точнее оценить последствия глубоководной добычи и предложить способы минимизации воздействия на уязвимые экосистемы, о существовании которых человечество лишь начинает догадываться.