Ученые нашли на морском дне источник "черного" кислорода
Биогеохимик Эндрю Свитман из Шотландской ассоциации морских наук и его коллеги нашли небиологический источник кислорода на морском дне. Это меняет многие представления о зарождении и эволюции сложной жизни на Земле.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Посреди Тихого океана дно усыпано черными округлыми камнями (конкрециями). Как показали измерения ученых, при приближении ко дну на глубине более 4000 метров уровень кислорода неожиданно начинает расти. Это противоречит всем предыдущим исследованиям, которые показывали, что наиболее насыщенный кислородом слой океана – поверхностный, а с ростом глубины кислорода все меньше. Это естественно, поскольку до сих пор главным источником кислорода на Земле считался планктон, а он живет как раз в приповерхностных слоях.
"Когда мы впервые получили эти данные, мы решили, что наши датчики неисправны. Мы их снова и снова калибровали, но в течение 10 лет эти странные показатели продолжали появляться", – объясняет Свитман.
Но когда ученые использовали новый метод измерения глубинного кислорода, он дал тот же результат. Тогда ученые стали собирать со дна черные камни, чтобы проверить в лаборатории не являются ли они источником кислорода.
Эти камни покрывают обширные площади океанского дна. Они образованы полиметаллической смесью, включающей кобальт, марганец и никель. Эти элементы часто используют в аккумуляторах. Оказалось, что на дне океана они тоже могут производить электричество.
Исследователи обнаружили, что отдельные полиметаллические конкреции дают напряжение до 0,95 В. Когда они сгруппированы, как батареи в ряд, напряжение может достичь 1,5 В, а этого уже достаточно, чтобы начался процесс электролиза, то есть разделения молекул воды на водород и кислород.
Масштабы производства придонного кислорода еще предстоит выяснить, но это открытие уже предлагает объяснение загадочного феномена "мертвых зон" на дне океана. Эти зоны образуются после того, как океанское дно бурят при поисках газа и нефти. Такое бурение разрушает придонные экосистемы. Странно то, что эти экосистемы не восстанавливаются даже через десять лет, хотя рядом с "мертвой зоной" процветает разнообразная жизнь. Теперь ученые предполагают, что при бурении разрушаются полиметаллические конкреции, производство кислорода останавливается и зоны остаются незаселенными, потому что там нечем дышать.
Но это только один из моментов, к которым ведет открытие. Другой – это новый взгляд на происхождение кислородной жизни на Земле. Активное производство кислорода, как уверенно заявляли ученые, началось на планете, когда на ней распространились цианобактерии. Именно эти микробы изменили состав атмосферы и дали толчок развитию сложной кислородной жизни.
Но если есть небиологический источник кислорода, жизнь могла развиваться по другому сценарию. Свитман говорит, что если кислород вырабатывается в океане, где нет света и невозможен процесс фотосинтеза. "Нам необходимо вернуться к вопросу, как зародилась кислородная жизнь на Земле", – полагает он.
