Az óceánfenék sötét oxigénje újraértelmezi a földi élet létrejöttét

A sötét oxigén az óceánok mélyén egy érdekessége miatt keltette fel a kutatók figyelmét: nem lett volna szabad létrejönnie a tudomány jelenlegi állása szerint.

A Csendes-óceán északi részén, a Clarion-Clipperton zónában dolgozó tudósok arra a hihetetlen felfedezésre jutottak, hogy a tengerfenéken lévő fémes csomók saját oxigént termelnek, amelyet „sötét oxigénnek” neveznek, derül ki egy új kutatásból. A mélytengeri sötét oxigén felfedezése az első alkalom, hogy a tudósok valaha is megfigyelték, hogy oxigén keletkezik élő szervezetek részvétele nélkül. Ez pedig megkérdőjelezi mindazt, amit a földi élet megjelenéséről tudunk.

„Amikor először megkaptuk ezeket az adatokat, azt hittük, hogy az érzékelők hibásak, mert minden mélytengeri vizsgálatban az oxigén csak elfogyott, nem termelődött” – mondta Andrew Sweetman, a tanulmány vezető szerzője, a Skót Tengertudományi Szövetség (SAMS) biogeokémiai kutatócsoportjának vezetője közleményükben. De a műszerek nem hazudtak, amikor ennek ellentmondtak.

De lépjünk egyet vissza a biológiában

Az élő organizmusok anyagcsere szempontjából két csoportra oszlanak: autotróf és heterotróf. Előbbibe tartoznak a növények és növényi egysejtűek, akik képesek szervetlen alapanyagokból előállítani a működésükhöz szükséges szerves vegyületeket, például cukrot. A fotoszintézis során mindössze a napfény erejének felhasználásával vizet és szén-dioxidot glükózzá és oxigénné alakítanak, írja a National Geographic.

A heterotróf szervezetek, azaz az állatok és a gombák erre nem képesek. Mi csak lebontani tudjuk a bevitt szerves vegyületeket, ami érdekes módon egy az egyben a fotoszintézis megfordításaként működik: glükózból és oxigénből szén-dioxidot és vizet állít elő a szervezetünk. Ezt nevezzük aerob, azaz levegő jelenlétében történő légzésnek. És mivel az oxigén elengedhetetlen a heterotróf lények számára, a tudósok biztosak benne, hogy csakis a növényi organizmusok fotoszintézise indíthatta el a földi életet.

Kép: depositphotos.com

Mégis létrejött a sötét oxigén

A Nature Geoscience folyóiratban közzétett eredmények arra utalnak, hogy a Csendes-óceán északi részének Clarion-Clipperton zónájában (CCZ) talált kis fémes csomók a tengervíz elektrolízisével sötét oxigént termelnek: ilyenkor a tengervíz oxigénre és hidrogénre bomlik egy elektromos töltés hatására. Ez a töltés a csomókban lévő fémionok közötti elektromos potenciálkülönbségből származhat, ami a tanulmány szerint az elektronok újraeloszlásához vezet.

Az úgynevezett polifémes csomók gyakoriak az óceán mélységi síkságain, amelyek a tengerfenék lapos részei 3000 és 6000 méter között az óceán felszíne alatt. Ezek a csomók többnyire vas- és mangán-oxidokat tartalmaznak, de olyan fémeket is, mint a kobalt, nikkel és lítium. Valamint ritkaföldfém-elemeket is, amelyek az elektronika és az alacsony szén-dioxid-kibocsátású technológiák alapvető alkotóelemei.

Véletlenül találtak rá

Sweetman és munkatársai eredetileg a polifémes csomók bányászatának a tengerfenék ökoszisztémájára gyakorolt lehetséges hatásait akarták tanulmányozni. Az értékelés részeként a csapat több helyen speciális kísérleti kamrák segítségével mérte az oxigénkoncentráció változásait, írja a Live Science.

Jellemzően az oxigénszint csökken, minél mélyebbre néznek az óceánban, mivel kevesebb fény áll rendelkezésre. Kevesebb a fotoszintetikus organizmus, és ezért alacsonyabb az oxigéntermelés. De a várt oxigéncsökkenés helyett az adatok folyamatos kibocsátást mutattak a tengerfenékről: sötét oxigén termelődött.

A sötét oxigén felfedezése a hullámok alatt 4000 méter mélységben, ahová nem tud behatolni a fény, megkérdőjelezi a tudósok azon meggyőződését, hogy a Föld oxigénje csak természetes úton keletkezik fotoszintézissel (és az ammónia oxidációjával, de ennek nyomán azonnal el is fogy az oxigén). Ez viszont új kérdéseket vet fel a Földön nagyjából 3,7 milliárd évvel ezelőtti élet eredetével kapcsolatban, mondta Sweetman.

„Ahhoz, hogy az aerob élet meginduljon a bolygón, oxigénnek kell lennie, és úgy tudjuk, hogy a Föld oxigénellátása fotoszintetikus organizmusokkal kezdődött. De most már tudjuk, hogy oxigén termelődik a mélytengerben, ahol nincs fény. Azt hiszem, ezért újra kell gondolnunk az olyan kérdéseket, mint: hol kezdődhetett az aerob élet?”

A fémek fontosabbak lehetnek, mint hitték

Az eredmények új aggodalmakat is felvetnek a polifémes csomók potenciális bányászatával kapcsolatban, amelyek létfontosságú oxigénforrást jelenthetnek a mélytengeri ökoszisztémák számára, mondta Sweetman.

„Ezzel a felfedezéssel sok megválaszolatlan kérdést vetettünk fel, és úgy gondolom, hogy sokat kell gondolkodnunk azon, hogyan bányászhatjuk ezeket a modulokat, amelyek gyakorlatilag akkumulátorok a sziklában.”

Ez is érdekelhet:

• A kutatók megtalálhatták a módját a legnehezebb elem előállításának
• Sokkoló: Az oxigénhiány pusztítja vizeinket – Mi a megoldás?