«Σκοτεινό οξυγόνο»: Πετρώματα-μπαταρίες στον πυθμένα του ωκεανού αλλάζουν τα δεδομένα για τις εξορύξεις βαθέων υδάτων και την ενεργειακή αγορά

Για δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν διατυπώσει θεωρίες για τη σκοτεινή ύλη, η οποία πιστεύεται ότι συγκρατεί τους γαλαξίες με τη βαρυτική της έλξη. Κι ενώ το αίνιγμα της σκοτεινής ύλης παραμένει, τώρα οι επιστήμονες ανακάλυψαν αυτό που αποκαλούν σκοτεινό οξυγόνο στον πυθμένα του ωκεανού, που ενδεχομένως θα αλλάξει όσα γνωρίζουμε για την προέλευση της ζωής, ενώ θα φέρει άλλα δεδομένα στην παραγωγή ενέργειας.

Μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Geoscience, ένα περιοδικό αφιερωμένο στην έρευνα των επιστημών της γης, δείχνει οξυγόνο που εκπέμπεται από κοιτάσματα ορυκτών 4.000 μέτρα (περίπου 13.000 πόδια) κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού στον πυθμένα της ζώνης Clarion-Clipperton του Ειρηνικού Ωκεανού (CCZ). 

Η μελέτη του Andrew Sweetman, καθηγητή στο Scottish Association for Marine Science (SAMS) και επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας οικολογίας και βιογεωχημείας του πυθμένα του ιδρύματος, παρέχει στοιχεία ότι υπάρχει μια επιπλέον πηγή οξυγόνου στον πλανήτη εκτός από το οξυγόνο που παράγεται από τη φωτοσύνθεση.

Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες συμφωνούσαν ότι η μόνη πηγή οξυγόνου του πλανήτη είναι από φωτοσυνθετικούς οργανισμούς όπως τα φυτά και τα φύκια που παράγουν οξυγόνο για να αναπνέουν οι άνθρωποι και άλλα ζώα.

Τι είναι το σκούρο οξυγόνο;

Στη ζώνη Clarion-Clipperton (CCZ), η οποία εκτείνεται σε 4,5 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα (1,7 εκατομμύρια τετραγωνικά μίλια) στον Ειρηνικό Ωκεανό, υπάρχουν ορυκτά πετρώματα που μοιάζουν με άνθρακα, που ονομάζονται πολυμεταλλικά οζίδια, τα οποία συνήθως περιέχουν μαγγάνιο και σίδηρο. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτοί οι όζοι παράγουν οξυγόνο χωρίς τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

Ορυκτά που παράγουν οξυγόνο στο σκοτάδι του πυθμένα της θάλασσας θα μπορούσαν ενδεχομένως να αλλάξουν την άποψη των επιστημόνων για το πώς ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη Γη.

«Η άλλη επίπτωση αυτής της έρευνας είναι ότι δυνητικά ρίχνει φως στο πού ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη. Αυτή η ανακάλυψη έδειξε ότι, λοιπόν, ίσως υπήρχε μια άλλη πηγή οξυγόνου πριν από πολύ καιρό και η αερόβια ζωή ή ζωή που αναπνέει οξυγόνο θα μπορούσε να είχε διατηρηθεί πριν από την άνοδο της φωτοσύνθεσης - και αν συμβαίνει στον πλανήτη μας θα μπορούσε να συμβαίνει και σε άλλους πλανήτες επίσης», δήλωσε ο Sweetman σε ένα βίντεο της SAMS.

Πώς βρήκαν το σκοτεινό οξυγόνο;

Η ανακάλυψη έρχεται περισσότερα από 10 χρόνια αφότου βρέθηκε η ίδια η πηγή του σκοτεινού οξυγόνου. Η ερευνητική αποστολή του 2013 είχε ως στόχο να κατανοήσει πόσο οξυγόνο καταναλώθηκε από τους οργανισμούς στον βυθό της θάλασσας CCZ.

Ειδικές μηχανικές πλατφόρμες που μπορούν να πέσουν ελεύθερα στον πυθμένα του πυθμένα, στάλθηκαν σε βάθος 4.000 μέτρων (13.000 πόδια) για να παρακολουθήσουν πώς μειώνονταν τα επίπεδα οξυγόνου στο νερό με το βάθος.

Ωστόσο, αυτό που ανακάλυψαν οι ερευνητές ήταν ότι τα επίπεδα οξυγόνου αυξήθηκαν στον πυθμένα του ωκεανού.

Αυτό εξέπληξε τον Sweetman και την ομάδα του. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες πίστευαν ότι το οξυγόνο που είναι διαθέσιμο στα βάθη του ωκεανού προέρχεται από το ανώτερο τμήμα του ωκεανού και τη γη, που παράγεται από φυτά, πλαγκτόν και φύκια χρησιμοποιώντας τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης.

Ως αποτέλεσμα, τα επίπεδα οξυγόνου συνήθως μειώνονται όσο κάποιος πηγαίνει βαθύτερα. Όχι όμως, σε αυτή την περίπτωση.

Ενεργειακό φορτίο

Νομίζοντας ότι ο εξοπλισμός μέτρησής του ήταν ελαττωματικός, ο Sweetman επανέλαβε το πείραμα πολλές φορές κατά τη διάρκεια πολλών ετών - με τα ίδια αποτελέσματα.

Μέσα από περισσότερα πειράματα όλα αυτά τα χρόνια, ανακάλυψαν ότι τα οζίδια μαγγανίου ήταν η πηγή παραγωγής οξυγόνου. Έφεραν αυτά τα οζίδια πίσω στο πλοίο για δοκιμή και παρατήρησαν ότι είχαν ηλεκτρικό φορτίο, ισοδύναμο μιας μπαταρίας ΑΑ.

Μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτρόλυση θαλασσινού νερού επιτρέπει σε ένα φορτίο να χωρίσει το θαλασσινό νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο. Το παρατήρησαν στα πειράματά τους στο εργαστήριο.

Ποια είναι η σημασία της ανακάλυψης;

Η επιστήμη λειτουργεί με βάση τις αρχές της επαλήθευσης, επομένως αυτά τα ευρήματα θα πρέπει να επιβεβαιωθούν από άλλα, ανεξάρτητα πειράματα.

Αλλά η έρευνα του Sweetman και της ομάδας του υποδηλώνει ότι ορισμένα μέταλλα παράγουν οξυγόνο ενώ δεν χρησιμοποιούν το ηλιακό φως.

«Το γεγονός ότι έχουμε άλλη πηγή οξυγόνου στον πλανήτη εκτός από τη φωτοσύνθεση έχει συνέπειες που θα είναι πολύ σημαντικές», σχολίασε ο Nick Owens, διευθυντής της SAMS.

Προειδοποιήσεις

Αυτή η ανακάλυψη υπογραμμίζει επίσης την ανάγκη προστασίας των περιβαλλόντων που παράγουν μόνοι τους οξυγόνο, σύμφωνα με τους ερευνητές πίσω από αυτήν.

«Για να τροφοδοτήσουμε την πράσινη οικονομία πρέπει να εξάγουμε μέταλλα από το έδαφος ή ενδεχομένως από τον βαθύ ωκεανό», είπε ο Sweetman. «Έτσι, αυτό που ανακαλύψαμε σημαίνει ότι θα πρέπει να σκεφτούμε προσεκτικά εάν προχωρήσει η εξόρυξη σε βαθιά ύδατα, πού θα πρέπει να γίνει αυτή η εξόρυξη επειδή αυτό το οξυγόνο είναι πιθανό να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε ποσότητα και αν παράγεται από το οικοσύστημα».

Η ανακάλυψη θα μπορούσε να επηρεάσει την εξόρυξη βαθέων υδάτων

Τα πολυμεταλλικά οζίδια περιέχουν μέταλλα όπως μαγγάνιο, νικέλιο και κοβάλτιο, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή των μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, συσκευές και ηλεκτρικά οχήματα.

Ο Franz Geiger, καθηγητής χημείας του Northwestern University που εργάστηκε στη μελέτη, ανέφερε σε ξεχωριστό δελτίο τύπου ότι μπορεί να υπάρχουν αρκετοί πολυμεταλλικοί όζοι σε μια περιοχή του Ειρηνικού Ωκεανού που ονομάζεται Ζώνη Clarion-Clipperton για να καλύψει τις παγκόσμιες ενεργειακές απαιτήσεις για δεκαετίες μετά.

Αλλά πρόσθεσε επίσης ότι η εξόρυξη θα πρέπει να διεξαχθεί με τρόπο που να μην εξαλείφει το οξυγόνο για τις μορφές ζωής σε αυτό το μέρος του ωκεανού.

«Πρέπει να είμαστε πολύ προσεκτικοί», είπε ο Geiger στο NPR.

Οι έρευνες

Εταιρείες πραγματοποίησαν εξερευνητικές αποστολές για εξόρυξη βαθέων υδάτων τη δεκαετία του 1970 και του '80, είπε, και πρόσφατη έρευνα δείχνει ότι αυτές οι αποστολές μπορεί να είχαν επιπτώσεις στη θαλάσσια ζωή στην περιοχή για δεκαετίες.

«Πριν από μερικά χρόνια, μια ομάδα θαλάσσιων βιολόγων επέστρεψε σε εκείνες τις περιοχές που είχαν εξορυχθεί πριν από 40 χρόνια και ουσιαστικά δεν βρήκαν ζωή», είπε ο Geiger. «Και μετά μερικές εκατοντάδες μέτρα αριστερά και δεξιά, όπου τα οζίδια ήταν άθικτα, άφθονη ζωή».

Τα μέταλλα του βυθού

Θα μπορούσε να πει κανείς ότι τα μέταλλα του βυθού των ωκεανών που είναι περίζητα από τις εταιρείες εξόρυξης μπορούν να παράγουν ηλεκτρικά «σκοτεινό οξυγόνο».

Ως εκ τούτου αυτό μπορεί να ανατρέψει τα σχέδια κυβερνήσεων και εταιρειών να εξορύξουν τον βυθό της θάλασσας για πολύτιμα βιομηχανικά μέταλλα, ενισχύοντας τα επιχειρήματα περιβαλλοντικών ομάδων που υποστηρίζουν ότι θα μπορούσε να βλάψει τα ελάχιστα κατανοητά θαλάσσια οικοσυστήματα. 

Τα ευρήματα της έρευνας έρχονται καθώς κυβερνητικοί αξιωματούχοι συγκεντρώνονται στην Τζαμάικα για να συζητήσουν το ρυθμιστικό πλαίσιο για την εξόρυξη βαθέων υδάτων σε συναντήσεις που διοργανώνει η Διεθνής Αρχή για τον Βυθό της Θάλασσας, μια ρυθμιστική αρχή που υποστηρίζεται από τον ΟΗΕ.

«Μέσω αυτής της ανακάλυψης, δημιουργήσαμε πολλά αναπάντητα ερωτήματα - και έχουμε πολλά να σκεφτούμε όσον αφορά τον τρόπο εξόρυξης αυτών των οζιδίων, που είναι ουσιαστικά μπαταρίες σε έναν βράχο», δήλωσε ο Sweetman.

Τα πολυμεταλλικά οζίδια στην περιοχή περιέχουν υψηλές ποσότητες νικελίου, μαγγανίου, κοβαλτίου και χαλκού — μέταλλα που χρησιμοποιούνται σε πράσινες τεχνολογίες, από ηλεκτροφόρα καλώδια έως ανεμογεννήτριες.

Μπαταρίες στον βυθό

«Αν βάλεις μια μπαταρία στο θαλασσινό νερό, αρχίζει να αφρίζει», εξήγησε ο καθηγητής Sweetman. «Αυτό συμβαίνει επειδή το ηλεκτρικό ρεύμα στην πραγματικότητα διασπά το θαλασσινό νερό σε οξυγόνο και υδρογόνο [που είναι οι φυσαλίδες]. Πιστεύουμε ότι αυτό συμβαίνει με αυτά τα οζίδια στη φυσική τους κατάσταση».

«Είναι σαν μια μπαταρία σε έναν πυρσό», πρόσθεσε. «Βάζεις μία μπαταρία, δεν ανάβει. Βάζεις δύο και έχεις αρκετή τάση για να ανάψεις τη δάδα. Έτσι, όταν τα οζίδια κάθονται στον πυθμένα της θάλασσας σε επαφή το ένα με το άλλο, λειτουργούν από κοινού - σαν πολλές μπαταρίες.»

Η συμφωνία

Υπενθυμίζεται ότι περισσότεροι από 800 επιστήμονες της θάλασσας από 44 χώρες έχουν υπογράψει μια αναφορά υπογραμμίζοντας τους περιβαλλοντικούς κινδύνους και ζητούν την παύση της εξορυκτικής δραστηριότητας σε βαθέα ύδατα.

Ο καθηγητής Murray Roberts, θαλάσσιος βιολόγος από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου είναι ένας από τους επιστήμονες που υπέγραψαν την αίτηση εξόρυξης βυθού. «Υπάρχουν ήδη συντριπτικές ενδείξεις ότι η εξόρυξη λωρίδων σε πεδία οζιδίων βαθέων υδάτων θα καταστρέψει οικοσυστήματα που μόλις και μετά βίας καταλαβαίνουμε», είπε στο BBC News.

«Επειδή αυτά τα πεδία καλύπτουν τόσο τεράστιες περιοχές του πλανήτη μας, θα ήταν τρελό να προχωρήσουμε στην εξόρυξη βαθέων υδάτων γνωρίζοντας ότι μπορεί να αποτελούν σημαντική πηγή παραγωγής οξυγόνου».

Ο καθηγητής Sweetman πρόσθεσε: «Δεν βλέπω αυτή τη μελέτη ως κάτι που θα βάλει τέλος στην εξόρυξη.

«[Αλλά] πρέπει να το εξερευνήσουμε με μεγαλύτερη λεπτομέρεια και πρέπει να χρησιμοποιήσουμε αυτές τις πληροφορίες και τα δεδομένα που συλλέγουμε στο μέλλον, εάν πρόκειται να πάμε στα βαθιά του ωκεανού και να τον εξορύξουμε με τον πιο φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο».