Ученые исследуют «темный кислород» в глубоководной зоне добычи полезных ископаемых

Ученые опустят инструменты на морское дно, чтобы выяснить, как металлические конкреции производят кислород в глубинах Тихого океана – неожиданное явление, которое вызвало споры по поводу глубоководной добычи полезных ископаемых.

Исследователи, к своему удивлению, найденный в 2024 году конкреции размером с картофелину во тьме Тихого и Индийского океанов, включая зону Кларион-Клиппертон в Тихом океане, были источником кислорода, хотя считалось, что для производства этого элемента в больших масштабах необходимы солнечный свет и фотосинтез.

Этот так называемый темный кислород может поддерживать жизнь в темноте на глубинах тысяч метров, включая микробы, морские огурцы и плотоядные анемоны. Его открытие вызвало вопросы о предложениях глубоководных горнодобывающих компаний по вакуумированию конкреций со дна моря и их выплавке на кобальт, никель и марганец. Открытие было оспариваемый компаниями, занимающимися глубоководной добычей полезных ископаемых, и другие ученые также призвали предоставить дополнительные доказательства.

Теперь исследователи, открывшие темный кислород, возвращаются в зону Кларион-Клиппертон, наиболее перспективную область для глубоководной добычи полезных ископаемых, чтобы попытаться подтвердить существование этого темного кислорода и понять, как он производится.

«Откуда берется кислород для процветания этих разнообразных сообществ животных?» Эндрю Свитман в Шотландской ассоциации морских наук, которая возглавляет экспедицию, сообщили на пресс-брифинге. «Это может быть довольно важный процесс, и именно это мы пытаемся выяснить».

Команда предположила, что слои металлов в конкрециях генерируют электрический ток, который может расщеплять морскую воду на водород и кислород. Они измерили напряжение до 0,95 вольт на поверхности конкреций, что немного меньше, чем у батареи типа АА.

Это меньше, чем 1,23 вольта, которые обычно требуются для этого электролиза, но исследователи полагают, что некоторые отдельные узелки или несколько узелков, сгруппированных вместе, могут генерировать более высокое напряжение.

Команда развернет посадочные аппараты – по сути, металлические каркасы с инструментами внутри – на глубину до 10 000 метров для измерения потоков кислорода, а также pH, поскольку электролиз будет выбрасывать протоны, которые повышают кислотность воды.

Спускаемые аппараты также получат керны отложений и конкреции для последующего анализа в лаборатории, поскольку микроскопические организмы также могут сыграть свою роль. Каждый узелок содержит до 100 миллионов микробов, и исследователи попытаются идентифицировать микробы с помощью секвенирования ДНК и РНК и флуоресцентной микроскопии.

“Огромное разнообразие микробов остается движущейся мишенью. Мы постоянно открываем новые виды”, – сказал член команды. Джефф Марлоу в Бостонском университете. “Активны ли они? Формируют ли они окружающую среду интересным и важным образом?”

Они также воссоздадут условия морских глубин в реакторе высокого давления и проведут в нем реакцию электролиза, поскольку электролиз обычно не наблюдается при таком высоком давлении, которое наблюдается на морском дне.

«Давление в четыреста атмосфер — это давление, при котором взорвался подводный аппарат Титана», — сказал он. Франц Гейгер в Северо-Западном университете в Иллинойсе, еще один член команды. «Нам интересно посмотреть, как расщепление воды может быть или не быть эффективным при высоком давлении».

Конечная цель — попытаться провести электрохимическую реакцию под электронным микроскопом в присутствии микробов и бактерий, не убивая при этом микроскопические организмы, добавил он.

Хотя Международный орган ООН по морскому дну еще не принял решения о том, следует ли разрешить глубоководную добычу полезных ископаемых в международных водах, президент США Дональд Трамп настаивает на начале добычи. Канадская фирма The Metals Company обратилась к правительству США за разрешением начать глубоководную добычу полезных ископаемых.

А бумага В публикации ученых из The Metals Company утверждается, что Свитман и его коллеги не нашли достаточно энергии для электролиза морской воды в 2024 году и что наблюдаемый ими кислород, вероятно, был перенесен с поверхности развернутыми ими спускаемыми аппаратами.

Свитман говорит, что любые пузырьки приземного воздуха вымываются при спуске посадочных аппаратов, и они не измеряли уровень кислорода при развертывании в других районах океана, например, на морском дне в Арктике, на высоте 4000 метров. По словам Свитмана, из 65 экспериментов, проведенных в зоне Кларион-Клиппертон, 10 процентов выявили потребление кислорода, а остальные — выработку кислорода.

Он и его коллеги также обнаружили, что часть процесса электролиза, связанная с окислением воды, может происходить при более низком напряжении, наблюдаемом на конкрециях. Опровержение, включающее эти данные, было отправлено в Природа и в настоящее время проходит экспертную оценку.

«С точки зрения коммерческого интереса, определенно есть интерес попытаться заставить замолчать эту область работы», — сказал Свитман в ответ на возражения The Metals Company по поводу его выводов.

«Независимо от источника и мотивации комментариев, на них необходимо обратить внимание», — сказал Марлоу. «Это то, в чем мы находимся [the] процесс действия».

Темы: