Das Team entdeckt ‚dunklen Sauerstoff‘ am Meeresboden

Kinder fragen immer „Warum?“ Wenn sie zum ersten Mal Dinge erleben, ist es natürlich, mehr herauszufinden. Aber wenn Kinder zu Erwachsenen wachsen, lehnen sie oft etwas Neues ab, das ihre Erfahrungen und ihr Verständnis in Frage stellt.

Das ist mir passiert, als ich eine Quelle der Sauerstoffproduktion in der Tiefsee entdeckte – aber neun Jahre lang ignorierte.

Im Jahr 2013 habe ich 2013 Experimente zur Messung des Kohlenstoffzyklus im Meeresboden in der Clarion-Clipperton-Zone des Pazifischen Ozeans durchgeführt. Ich habe ein Landersystem (eine fernbetriebliche Plattform eingesetzt, die zum Tragen wissenschaftlicher Ausrüstung verwendet wurde) bis zu einer Tiefe von 4.000 Metern und es kam mit Blasen darin zurück. Dies war sehr ungewöhnlich, also nahm ich zwei Jahre später, als wir an derselben Stelle zurückkehrten, einige Optodes (Sauerstoffsensoren) mit.

Diese sind so konzipiert, dass sie den Sauerstoffverbrauch messen, aber stattdessen zeigten sie mir die Sauerstoffproduktion, das genaue Gegenteil von dem, was ich erwartet hatte. Anstatt zu fragen, warum ich diese Ergebnisse erzielte, habe ich das Lesen als Ergebnis eines fehlerhaften Sensors abgetan.

Wir alle werden sehr früh in unserer Ausbildung unterrichtet, dass Sauerstoff nur durch Photosynthese produziert wird und das Licht erfordert – etwas, das bei Tausenden von Messgeräten unter der Meeresoberfläche mangelhaft ist. Ich dauerte bis 2021, als ich die Sauerstoffproduktion mit einer zweiten Methode gemessen hatte, dass wir etwas Außergewöhnliches gefunden hatten: dunkler Sauerstoff – Sauerstoff, das ohne Sonnenlicht erzeugt wurde.

Im Sommer 2024 haben mein Team und ich veröffentlicht unsere Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Geowissenschaft.

Die Entdeckung des dunklen Sauerstoffs hat unser Verständnis der Tiefsee und des potenziellen Lebenes auf der Erde verschoben. Aber wir wissen immer noch nicht genau, wie dieser Sauerstoff erzeugt wird und inwieweit und ob er für die Tiefseökosysteme, in denen es passiert, ökologisch von Bedeutung ist.

In unserem Artikel schlagen wir vor, dass die Quelle polymetallische Knötchen, felsige Formationen aus vielen verschiedenen Metallen, einschließlich Mangan, sein könnte, was bei der Interaktion mit Meerwasser Unterschiede im elektrischen Potential führen kann.

Wir schlugen vor, dass diese eine Spannung erzeugen könnten, die ausreicht, um das Meerwasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu teilen. Eine neue chinesische Studie hat gerade gezeigt, dass Sauerstoff potenziell erzeugt werden kann, wenn sich diese Manganknoten bilden.

Mehr „Warum“ Fragen

In diesem Jahr werden wir einige dieser wissenschaftlichen Fragen untersuchen. Wenn wir zeigen, dass die Sauerstoffproduktion ohne Photosynthese möglich ist, würde diese Entdeckung die Art und Weise verändern, wie wir auch die Möglichkeit des Lebens auf anderen Planeten betrachten.

In der Tat unterhalten wir bereits mit Experten der NASA, die glauben, dass dunkler Sauerstoff unser Verständnis darüber umgestalten könnte, wie das Leben auf anderen Ozeanwelten wie Enceladus und Europa aufrechterhalten werden könnte, mit Eiskrusten, die das Eindringen von Sonnenlicht in den unteren Ozean unterhalten.

Wir sind auch dabei, das Potenzial von dunklen Sauerstoff im zentralen Pazifik zu analysieren und speziell gebaute und autonome Lander oder Rigs zu entwickeln. Dies wird die erste Gelegenheit in Großbritannien sein, unter Tiefen von 6.000 m zu probieren.

Diese Fahrzeuge werden Spezialinstrumente in Tiefen von 11.000 Metern tragen, in denen der Druck mehr als eine metrische Tonne pro Quadratzentimeter (Das entspricht 100 Elefanten auf dir sitzen).

Wir werden untersuchen, ob Wasserstoff während der Erstellung von dunklen Sauerstoff freigesetzt wird und ob sie als Energiequelle für eine ungewöhnlich große Gemeinschaft von Mikroben in Teilen des tiefen Ozeans verwendet wird. Wir möchten auch mehr darüber erfahren, wie sich der Klimawandel auf die biologische Aktivität in der Tiefsee auswirken kann.

Dieses Projekt ist das erste seiner Art, das diese Prozesse direkt untersucht. Mein Team wird in der Lage sein, den Tiefseeboden in die zu studieren Hadalzoneein Gebiet, das 6.000 bis 11.000 Meter ausführlich erreicht und rund 45% des gesamten Ozeans ausmacht. Dieser Lebensraum voller tiefer Ozeangräben ist immer noch schlecht bekannt.

Die Entdeckung des dunklen Sauerstoffs hat eindeutig potenzielle Auswirkungen auf die Tiefsee-Bergbauindustrie. Tiefsee-Mining würde polymetallische Knötchen extrahieren, die Metalle wie Mangan, Nickel und Kobalt enthalten, die zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge und Mobiltelefone erforderlich sind.

Wir wissen noch nicht, wie sich eine Branche wie dies auf den Meeresboden auswirken würde, aber unsere Forschung in den kommenden Jahren sollte dazu beitragen, viele der gestellten Fragen zu beantworten, und vielleicht besser darüber informieren, wo der Meeresboden vor dem Tiefsee-Bergbau mehr geschützt sein sollte. Eines ist sicher: Was auch immer wir finden, ich werde versuchen, mein kindliches Gefühl der Begeisterung zu füttern und sicher zu fragen, warum?

Dieser Artikel wird neu veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons -Lizenz. Lesen Sie die Originalartikel.