Fotosynteza bez światła? Naukowcy odkryli zjawisko produkcji tlenu na dnie oceanu

Fotosynteza bez światła zmienia nasze myślenie o ewolucji

W ciemnych głębinach oceanu zachodzi spontaniczna reakcja chemiczna, która wytwarza tlen cząsteczkowy, i to bez udziału życia. Odkrycie to podważa dotychczasowy konsensus, że do produkcji tlenu potrzebnego do oddychania potrzebne są organizmy fotosyntetyzujące.

Biogeochemik Andrew Sweetman ze Szkockiego Stowarzyszenia Nauk o Morzu (ang. Scottish Association for Marine Science, SAMS) i jego współpracownicy dokonali zaskakującego odkrycia. Doszło do niego podczas pomiaru poziomu tlenu na dnie morskim w celu oceny wpływu górnictwa głębinowego na środowisko.

Odkrycie produkcji tlenu w procesie niefotosyntetycznym wymaga od nas ponownego zastanowienia się, w jaki sposób na naszej planecie wyewoluowało złożone życie. Moim zdaniem jest to jedno z najbardziej ekscytujących odkryć w nauce o oceanach w ostatnim czasie

– mówi Nicholas Owens, naukowiec morski z SAMS.

Produkcja „ciemnego tlenu” odbywa się na środku Oceanu Spokojnego. To tam zaokrąglone skały pokrywają dno, które znajduje się na głębokości około 4 km. Naukowcy, którzy dokonywali pomiarów, zauważyli, że poziom tlenu w tym miejscu rósł, zamiast maleć. Wzrost ten był co prawda niewielki, ale zauważalny.

Kiedy po raz pierwszy otrzymaliśmy te dane, myśleliśmy, że czujniki są wadliwe. Dotychczas w każdym badaniu przeprowadzonym w głębinach morskich zaobserwowaliśmy jedynie spadek tlenu, a nie jego wzrost. Ponownie kalibrowaliśmy czujniki, ale w ciągu 10 lat te dziwne odczyty tlenu wciąż się pojawiały

– wyjaśnia Sweetman. 

Polecamy: Najnowsze badanie wykazało, że dwutlenek węgla nie jest czynnikiem wpływającym na temperaturę

Pomyłka? 

Aby wykluczyć pomyłkę pomiarów, naukowcy dokonali obserwacji za pomocą innej metody. Okazało się, że obie dały ten sam wynik.

Dotychczas używaliśmy czujników optodowych. Chcieliśmy wykluczyć błąd pomiarów, więc zastosowaliśmy zupełnie inną metodę. Kiedy obie metody dały ten sam wynik, wiedzieliśmy, że jesteśmy na tropie czegoś przełomowego i niespotykanego.

Aby zbadać tę tajemnicę, naukowcy zebrali kilka skał z dna oceanu. Chcieli sprawdzić, czy to one są źródłem produkcji „ciemnego tlenu”. Rozproszenie tych guzowatych skał pokrywa rozległe obszary dna. Są to naturalne złoża metali ziem rzadkich, takich jak kobalt, mangan i nikiel. Wszystkie są zmieszane w polimetaliczną mieszankę. Przemysł wykorzystuje je między innymi do produkcji baterii do samochodów elektrycznych. Okazuje się, że skały te w spontaniczny sposób wytwarzają prąd.

Naukowcy odkryli, że pojedyncze guzki polimetaliczne wytwarzają napięcie do 0,95 V. Tak więc, gdy są zgrupowane razem, jak baterie w szeregu, mogą z łatwością osiągnąć 1,5 V. Tyle energii potrzeba do oddzielenia tlenu od wody w reakcji elektrolizy.

Polecamy: Wodór ukryty w ziemi

Naturalne elektrolizery na dnie morza

Wygląda na to, że odkryliśmy naturalny elektrolizer

– oświadczył chemik z Northwestern University, Franz Geiger.

Wciąż wiele pozostaje do zbadania, na przykład skala produkcji tlenu przez guzy polimetaliczne. „Ciemny tlen” wywołuje również nowe pytania dotyczące pochodzenia życia oddychającego tlenem na Ziemi. Dotychczas za pierwsze źródło tlenu na Ziemi uznawano cyjanobakterie.

Wiemy teraz, że tlen jest wytwarzany w głębinach morskich, gdzie nie ma światła. Myślę, że dlatego musimy ponownie przeanalizować pytania takie jak: gdzie mogło rozpocząć się życie tlenowe?

– zaznacza Sweetman.

Odkrycie tajemnicy pochodzenia tlenu na Ziemi to tylko jedna kwestia związana z produkcją „ciemnego tlenu”. Trzeba zwrócić uwagę, że porowate skały bogate w metale ziem rzadkich są w stanie przeprowadzić elektrolizę w wodzie słonej. Nad opłacalnym urządzeniem, które jest w stanie to zrobić, pracują wciąż naukowcy na całym świecie. Problemem jest słona woda, która sprawia, że elektrody potrzebne do oddzielenia tlenu od wody szybko korodują. Okazuje się po raz kolejny, że natura sama podsuwa uczonym odpowiednie rozwiązania i inspiracje.

Polecamy: Jak zrobić wodór z wody morskiej?