В тихих глубинах океанских дна Земли происходит спонтанная химическая реакция, безучастно создающая молекулярный кислород (O2), все это происходит без участия жизни.
Это неожиданное открытие подрывает долговременное соглашение о том, что для производства кислорода, необходимого нам для дыхания, требуются фотосинтезирующие организмы.
Биохимик Эндрю Свитман из Шотландской ассоциации морских наук (SAMS) и его коллеги сделали удивительное открытие во время измерения уровней кислорода на дне моря для оценки последствий глубоководного добычи.
«Открытие процесса производства кислорода непод фотосинтетическим путем заставляет нас переосмыслить, как могла происходить эволюция сложной жизни на планете», - говорит морской ученый Николас Оуэнс из SAMS, который не участвовал в исследованиях.
«По моему мнению, это одно из самых захватывающих открытий в океанской науке в последнее время».
В сердце Тихого океана чёрные, округлые камни покрывают дно. Здесь, на глубинах более 4 000 метров (13 000 футов), уровни кислорода медленно, но верно, продолжают расти, показали измерения ученых.
Когда мы впервые получили эти данные, мы подумали, что датчики неисправны, потому что во всех исследованиях, проведенных на глубоком море, видели только потребление кислорода, а не его производство. Мы приходили домой и калибровали датчики заново, но в течение 10 лет эти странные показания кислорода продолжали появляться», - объясняет Свитман.
«Мы решили использовать резервный метод, который работал по-другому, чем оптодные датчики, которые мы использовали, и когда оба метода дали одинаковый результат, мы поняли, что мы на правильном пути к чему-то революционному и невообразимому».
Чтобы исследовать эту тайну, исследователи собрали некоторые образцы глыб, чтобы увидеть, являются ли они источником этого производства 'темного кислорода' в лаборатории.
Осколки этих глыб покрывают огромные области дна океана. Это естественные залежи редкоземельных металлов, таких как кобальт, марганец и никель, все перемешано в полиметаллическую смесь.
Мы ценим эти металлы именно за их использование в батареях, и оказывается, именно так реагируют эти камни на дне океана.
Исследователи обнаружили, что отдельные полиметаллические глыбы производили напряжения до 0,95 В. Поэтому, объединившись вместе, как батареи в серии, они легко могут достичь необходимых 1,5 В для разделения кислорода из воды в электролизной реакции.
"Похоже, что мы обнаружили естественную 'геобатарею'," - говорит химик Северо-Западного университета Франц Гейгер. «Эти геобатареи являются основой для возможного объяснения производства 'темного кислорода' в океане».
В то время как еще многое предстоит исследовать, это открытие предлагает возможное объяснение для упорного сохранения океанских 'мертвых зон' десятилетиями после прекращения глубоководной добычи.
В 2016 и 2017 годах морские биологи посетили участки, которые были разработаны в 1980-х и обнаружили, что даже бактерии не восстановились в разработанных областях. В неразработанных регионах, однако, процветала морская жизнь», - объясняет Гейгер.
Причины сохранения 'мертвых зон' на протяжении десятилетий до сих пор остаются неизвестными. Однако это открытие имеет значительные последствия для добычи на морском дне, поскольку разнообразие фауны океанского дна в областях с глыбами превышает разнообразие наиболее богатых тропических джунглей.
Открытие 'темного кислорода' вызывает новые вопросы об истоках кислорододышащей жизни на Земле. Древним микробам цианобактериям долгое время приписывают поставление кислорода, необходимого для эволюции сложной жизни миллиарды лет назад, как продукт отходов фотосинтеза, который превращал солнечный свет в источник энергии.
"Мы теперь понимаем, что кислород производится в глубоком море, где нет света," - говорит Свитман.
"Я считаю, что нам нужно пересмотреть вопросы, такие как: Где могло начаться аэробное существование?"
Его исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.