«Батарейки» со дна. В океане нашли источник загадочного «темного кислорода»

Команда учёных из Великобритании, Германии и США, исследуя сообщества глубоководных обитателей в Тихом океане, обнаружила на глубине 4 километров загадочный источник кислорода. Это открытие противоречит имеющимся представлениям о том, как образуется этот газ в природе.

«Этого не должно было произойти!»

Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience. Оно было проведено в зоне Тихого океана, расположенной между Гавайями и Калифорнией. Этот регион, носящий название Кларион-Клиппертон и размером превосходящий Индию, отличается большим биоразнообразием, а его фауна представляет огромный интерес для науки.

Кроме того, он богат залежами кобальта, никеля, меди и марганца. Они рассыпаны по дну океана в виде шаровидных отложений размером с картофелину — так называемых железомарганцевых конкреций. Именно эти «картофелины», по мнению учёных, оказались связаны с производством кислорода, объяснить которое они не в состоянии.

Желая исследовать сообщества организмов, которые обитают на дне, океанологи провели эксперимент. Они опускали туда исследовательский модуль с закреплёнными на нём цилиндрическими камерами. Достигнув дна, эти камеры закрывали небольшие его участки, и в них на некоторое время создавалась изолированная, замкнутая экосистема. В ходе эксперимента учёные замеряли, как на протяжении нескольких дней в морской воде замкнутых камер менялась концентрация кислорода.

Логично было предположить, что эта концентрация будет снижаться: на столь большую глубину не проникает солнечный свет, поэтому фотосинтез там невозможен. Организмы, которым нужен кислород, извлекают его из донных отложений.

Но, к удивлению учёных, изолированная вода стала богаче кислородом, а не беднее. Его концентрация даже превысила ту, которая наблюдаются в поверхностных водах, где много водорослей.

«Этого не должно было произойти в полной темноте, где нет фотосинтеза!» — удивились исследователи.

Кислород назвали «тёмным»

Сначала они решили, что не в порядке датчики, замеряющие содержание газов в воде. Эксперимент повторили в другие годы, и первоначальные результаты подтвердились.

Тогда его организаторы стали менять условия внутри спускаемых на дно камер. Они закачивали туда холодную воду и растворённый аммиак, добавляли мёртвую биомассу водорослей. Во всех случаях была зафиксирована положительная разница между потреблённым и поступившим кислородом — в конце замеров всегда обнаруживался его избыток.

Читать также:  Falcon 9 запустила к МКС корабль Crew Dragon с экипажем на борту

Поскольку отличительной чертой этого района Тихого океана являются железомарганцевые конкреции (те самые «картофелины») на дне, учёным ничего не оставалось, как предположить, что именно они играют важную роль в производстве кислорода. А раз на глубине нет солнечного света и там царит кромешная тьма, этот кислород решили назвать «тёмным».

Естественно, конкреции подняли со дна и обследовали в лаборатории. Оказалось, что они выделяют электричество, которое способно запускать электролиз морской воды — её расщепление на водород и кислород. Эта реакция протекает при напряжении около 1,5 вольт, а оксид марганца, обогащённый другими металлами, может выступать как её катализатор. Таким образом, «картофелина» превращается в «геобатарейку».

Где же зародилась жизнь?

Авторы исследования говорят, что оно имеет очень важные последствия. Во-первых, таким природным «геобатареям» можно найти применение в энергетике. Во-вторых, открытие опровергает устоявшееся мнение, что кислород в естественных условиях может производиться только в результате фотосинтеза.

Новые данные даже могут заставить учёных пересмотреть представления о возникновении жизни на Земле и её эволюции. Считается, что кислород на планете появился около 3 миллиардов лет назад. Он был произведён древними микробами — цианобактериями. Теперь же можно предположить, что у него был другой источник, а первые организмы, его потребляющие, зародились в глубоководных условиях, где нет солнечного света.

Что это значит? А то, что и на других небесных телах, в глубине океанов, может существовать жизнь, обходящаяся без света и питающаяся «тёмным» кислородом. И это придётся учитывать при поиске новых потенциально обитаемых миров.