На дне Тихого океана обнаружены металлические минералы, которые могут производить кислород

Международная исследовательская группа доказала, что металлические минералы на морском дне могут производить кислород. В связи с этим возникает вопрос о том, как на Земле был создан первый кислород.

До сих пор считалось, что кислород создается только вместе со светом
До сих пор предполагалось, что кислород на Земле производят только фотосинтезирующие организмы, такие как водоросли и растения. Но кислород можно производить и на морском дне – на глубине 4200 метров – и совершенно без света. Концентрация этого «темного кислорода» достаточно высока, чтобы обеспечить процветание морских обитателей, дышащих кислородом.

Для того чтобы на планете возникла аэробная (дышащая кислородом) жизнь (аэробиоз), должен был быть кислород, и, согласно новым данным, снабжение Земли кислородом началось с фотосинтезирующих организмов. 

«Но теперь мы знаем, что кислород вырабатывается в глубоком море, где нет света. Я думаю, нам нужно переосмыслить, где могла возникнуть аэробная жизнь», — написал Эндрю Свитман из Шотландской ассоциации морских наук в исследовании.

В центре внимания открытия находятся так называемые полиметаллические конкреции или марганцевые конкреции. Природные залежи полезных ископаемых, образующиеся на морском дне, имеют размер картофелины и состоят из смеси различных минералов.

Свитман сделал это открытие, изучая морское дно района Кларион-Клиппертон — зоны подводного разлома, простирающейся на тысячи километров в Тихом океане. В этой зоне ученые неоднократно делали невероятные открытия: кислородные датчики показывали повышение концентрации кислорода в определенных регионах.

«Когда мы впервые получили данные, то подумали, что датчики сломаны, потому что каждое исследование, когда-либо проводившееся в глубоком море, только потребляло кислород, а не производило его», — говорит Свитман. 

Но аномалия произошла и с другими датчиками и при других измерениях. Поэтому летом 2023 года Свитман связался с химиком Францем Гейгером, который ранее обнаружил, что ржавеющий металл в сочетании с соленой водой может генерировать электричество. В лаборатории они исследовали, могут ли марганцевые конкреции генерировать достаточно энергии, чтобы вызвать электролиз морской воды — реакцию, при которой морская вода расщепляется на водород и кислород.

Марганцевый узелок — это своего рода биобатарея. Фото: Северо-Западный университет
Все, что нужно для запуска этой реакции, — это напряжение 1,5 Вольта — примерно такое же, как у обычной батарейки типа АА. В лаборатории отдельные марганцевые конкреции давали напряжение 0,95 вольт. Несколько камней в куче могли бы достичь еще более высокого напряжения — что-то вроде последовательного соединения нескольких батарей.

«Кажется, что мы обнаружили природную биобатарею», — говорит Гейгер. 

Эти типы батарей являются основой для производства кислорода в морских глубинах. По мнению Гейгера, марганцевые конкреции в зоне Кларион-Клиппертон теоретически могут обеспечить глобальные энергетические потребности на несколько десятилетий.

Уже предпринимаются попытки добыть эти конкреции с использованием так называемой глубоководной добычи. В них помимо марганца и железа содержится много лития, меди, никеля, кобальта и титана. Многие из этих металлов используются в производстве смартфонов, ноутбуков и аккумуляторов электромобилей.