Международная группа ученых выяснила, откуда на морском дне глубиной до четырех и более километров берется кислород, несмотря на то, что туда практически не проникает солнечный свет. Ответ кроется в громадных залежах наэлектризованных металлов, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience.
На таких больших глубинах обитает множество организмов, включая необычных по виду рыб. Согласно прежним исследованиям, считалось, что кислород в морских пучинах только потребляется, но не вырабатывается. Для фотосинтеза глубинным растениям попросту не хватает солнечного света. Но теперь ученые выяснили, что кислород генерируется и на огромной глубине. Его, как это ни парадоксально, производит... морское дно как бы само по себе.
Пузырьки кислорода, названного учеными «темным», испускают несметные скопления полиметаллических конкреций (минерализированных самородков), которые содержат в себе наэлектризованные металлы (кобальт, никель, медь, марганец и другие). По оценкам Геологической службы США (USGS), в зоне Кларион-Клиппертон в Тихом океане между Гавайями и Мексикой, где проводилось исследование, отложилось более 21 миллиарда тонн полиметаллических конкреций, содержащих множество важных, в том числе редкоземельных, металлов.
Электрические процессы позволяют минералам расщеплять воду (H2O) на водород (H) и кислород (O). Такой процесс называется электролизом и может происходить при напряжении всего 1,5 вольта. Новое открытие ставит под сомнение существующие теории развития жизни, показывая, что для производства кислорода вовсе необязательно наличие какой-нибудь органики и солнечного света.
«Чтобы на планете зародилась аэробная жизнь, должен быть кислород, и мы понимаем, что обеспечение Земли кислородом началось с фотосинтезирующих организмов, — объяснил BBC News руководитель исследования профессор экологии и биогеохимии морского дна Шотландской ассоциации морских наук Эндрю Свитмэн. — Но теперь мы также знаем, что кислород вырабатывается и в глубоком море, где нет света. Если вы опустите в морскую воду батарейку, она начнет шипеть. Это потому, что электрический ток фактически расщепляет морскую воду на кислород и водород, которые мы видим пузырьками. Мы думаем, что подобное непрерывно происходит с найденными конкрециями в их естественном состоянии. Поэтому нам необходимо вернуться к вопросу, где же могла зародиться аэробная жизнь».
Производство кислорода таким способом, судя по всему, происходит везде, где в океане есть так называемые плоские бездны — донные равнины на глубине от трех до шести километров, где сосредоточены залежи редкоземельных металлов. В 2013 году та же команда ученых опустила на одну из таких равнин несколько «посадочных модулей» с изолированными камерами. Вопреки ожиданиям объем кислорода по прошествии длительного времени в камерах не уменьшался, как это обычно происходит, а напротив, повышался. Причем значения никак не зависели от измерительного оборудования, оно для надежности использовалось разное.
«Морское дно — плохо изученная экосистема, — подчеркнула профессор Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего (США) Лиза Левин. — Мы даже не обнаружили большинство глубоководных видов, не говоря уж о том, чтобы изучить их». Чтобы подтвердить гипотезу ученых, океанографам по всему миру теперь предстоит проверить «равнины бездны» на предмет похожей выработки кислорода металлами, которые могут играть ключевую роль в жизнедеятельности целой неизвестной экосистемы.
Между тем все обнаруженные в глубинных конкрециях элементы используются в производстве аккумуляторных батарей и другой современной техники, включая смартфоны и солнечные панели. Металлы, содержащиеся в океанических конкрециях, оцениваются в триллионы долларов. Поэтому из-за высокой ценности залежей для современной промышленности некоторые компании уже собираются начать добычу этих конкреций на больших глубинах.
Но исследователи предупреждают, что их поспешная разработка может оказать крайне негативное, необратимое влияние на состояние бентоса — организмов, обитающих на большой глубине и на морском дне. Там просто нет других источников генерации и пополнения кислорода. «Я не рассматриваю наше исследование как нечто, что положит конец морской добыче полезных ископаемых, — сказал Эндрю Свитмэн в комментарии Би-би-си. — Но нам нужно изучить глубоководье более подробно и использовать эту будущую информацию, если мы собираемся проникнуть в глубины океана и осваивать их наиболее экологичными способами».
Масштаб и актуальность проблемы многократно вырастают на фоне того, что наука еще с прошлого века фиксирует глобальное сокращение кислорода в Мировом океане и во всех пресноводных источниках на суше. Океан лишился с 1960 года двух процентов кислорода. Естественные и искусственные водоемы — 5-18 процентов. Что выберет приоритетом далеко не всегда благоразумное человечество — ценные металлы или бесценный кислород — решится уже в ближайшее десятилетие.
Фото Талгата Галимова