Почему открытие «темного кислорода» на 4000-метровой глубине вызвало яростные споры между учеными и добывающими компаниями?
Глубины океана скрывают куда больше загадок, чем поверхность Луны. В полной темноте, под давлением в сотни атмосфер, происходят процессы, которые заставляют ученых переписывать учебники по биологии, геологии и даже астробиологии. Один из таких удивительных феноменов был обнаружен 4000-метровой глубине Тихого океана, среди залежей никеля и кобальта. Как говорят эксперты, новое открытие способно решить… большинство энергетических проблем планеты.
Между Гавайями и побережьем Мексики простирается огромная подводная равнина — зона Кларион-Клиппертон. Это гигантская абиссальная равнина, чья площадь составляет колоссальные 4,5 миллиона квадратных километров. Для сравнения, это больше площади всей Индии. Но ценность этой зоны не в ее размерах, а в том, что скрывается на ее дне.
Зона Кларион-Клиппертон в Тихом океане
На глубине около 4000 метров, куда не проникает ни луч света, лежат триллионы странных камней, по форме и размеру напоминающих картошку. Это полиметаллические конкреции — природные образования, которые веками росли, концентрируя в себе ценные металлы: никель, марганец, медь, цинк и особенно кобальт. Эти элементы критически важны для современного мира, именно они являются основой для аккумуляторов электромобилей и зеленой энергетики. Неудивительно, что горнодобывающие компании уже окрестили их «аккумуляторами в камне», видя в них ключ к энергетическому прорыву.
Долгое время считалось, что единственная ценность этих булыжников — сугубо практическая, материальная. Но как выяснилось, природа заложила в них куда более поразительный и удивительный секрет.
Это потрясающее открытие началось с аномалии. Более десяти лет назад глубоководный эколог Эндрю Свитмен из Шотландской ассоциации морских наук начал изучать, как уровень кислорода снижается по мере погружения в океан. Во время исследований 2013 года датчики показали, что в центральной котловине зоны Кларион-Клиппертон количество O2 в воде не падает, а, напротив, резко повышается.
«Та самая электрическая картошка»
Сначала исследователь решил, что забарахлил прибор. И это была логичная мысль: кислород не может производиться там, где нет света, а значит, отсутствуют и фотосинтезирующие организмы. Однако последующие экспедиции показали, что, на самом деле, с аппаратурой все в порядке. Просто на абиссальной равнине действительно происходит то, что не должно — генерируется кислород.
Тогда Свитмену пришла в голову совершенно безумная на первый взгляд идея: а что, если минералы в конкрециях работают как самые настоящие геохимические батареи? Гипотеза была такова: возможно, в конкрециях возникает естественное электрическое напряжение, достаточное для расщепления молекул воды на водород и кислород — процесса электролиза.
Чтобы проверить это, команда Свитмена воссоздала условия глубоководья в лаборатории. Они поместили конкреции в среду, имитирующую океаническую воду, и уничтожили всех возможных микробов и архей мощным ядом — хлоридом ртути.
Если бы кислород производили бактерии, процесс бы прекратился. Но уровень кислорода продолжал расти! Это был момент истины. Ученые обнаружили, что поверхность конкреций обладает электрическим потенциалом около 0,95 вольта. Этого более чем достаточно, чтобы запустить процесс электролиза соленой воды.
Этот механизм, вероятно, возникает из-за неравномерного распределения различных металлов и отложений в конкрециях по мере их роста, что создает естественную разность потенциалов. Таким образом, миллионы этих «картофелин» на дне океана работают как гигантская, распределенная по дну батарея, производящая «темный кислород» без единого луча света.
Это фундаментальное открытие вносит серьезный корректив в уже горячие дебаты о будущем зоны Кларион-Клиппертон. С одной стороны, добывающие компании просто мечтают запустить свои цепкие руки в месторождение энергетических конкреций. Маркетологи одной из фирм даже особое название придумали для «электрической картошки» — «батарея в камне». Американские компании видят в разработке конкреций быстрый путь к решению проблемы дефицита металлов для зеленой энергетики.
С другой стороны, открытие «темного кислорода» заставляет задуматься о цене такого решения. Производство кислорода на дне — это новая, неизученная функция экосистемы. Как повлияет на этот процесс массовая добыча? Какие формы жизни, зависящие от этого кислорода, мы можем уничтожить, даже не узнав об их существовании?
Учитывая эти риски, 25 стран призывают Международный орган по морскому дну (МОМД) — организацию, регулирующую добычу в международных водах, — ввести мораторий или как минимум приостановить выдачу лицензий до тех пор, пока не будут проведены дополнительные независимые исследования.
Это открытие выходит далеко за рамки земной экологии. Оно меняет наши представления о самом возникновении жизни.
— задается вопросом ведущий автор исследования Эндрю Свитмен.
Гейзеры на Энцеладе бьют на десятки километров вверх. Это говорит о том, что подо льдом действуют мощные океанические течение. И, возможно... есть жизнь
Это заставляет по-новому взглянуть на ледяные спутники Юпитера и Сатурна — Европу и Энцелад, под чьими ледяными щитами скрываются огромные океаны жидкой воды. Если кислород можно производить без света, значит, и шансы на существование жизни там гораздо выше.
Аккумуляторы в камне
Между Гавайями и побережьем Мексики простирается огромная подводная равнина — зона Кларион-Клиппертон. Это гигантская абиссальная равнина, чья площадь составляет колоссальные 4,5 миллиона квадратных километров. Для сравнения, это больше площади всей Индии. Но ценность этой зоны не в ее размерах, а в том, что скрывается на ее дне.
Зона Кларион-Клиппертон в Тихом океане
На глубине около 4000 метров, куда не проникает ни луч света, лежат триллионы странных камней, по форме и размеру напоминающих картошку. Это полиметаллические конкреции — природные образования, которые веками росли, концентрируя в себе ценные металлы: никель, марганец, медь, цинк и особенно кобальт. Эти элементы критически важны для современного мира, именно они являются основой для аккумуляторов электромобилей и зеленой энергетики. Неудивительно, что горнодобывающие компании уже окрестили их «аккумуляторами в камне», видя в них ключ к энергетическому прорыву.
Долгое время считалось, что единственная ценность этих булыжников — сугубо практическая, материальная. Но как выяснилось, природа заложила в них куда более поразительный и удивительный секрет.
Феномен «темного кислорода»
Это потрясающее открытие началось с аномалии. Более десяти лет назад глубоководный эколог Эндрю Свитмен из Шотландской ассоциации морских наук начал изучать, как уровень кислорода снижается по мере погружения в океан. Во время исследований 2013 года датчики показали, что в центральной котловине зоны Кларион-Клиппертон количество O2 в воде не падает, а, напротив, резко повышается.
«Та самая электрическая картошка»
Сначала исследователь решил, что забарахлил прибор. И это была логичная мысль: кислород не может производиться там, где нет света, а значит, отсутствуют и фотосинтезирующие организмы. Однако последующие экспедиции показали, что, на самом деле, с аппаратурой все в порядке. Просто на абиссальной равнине действительно происходит то, что не должно — генерируется кислород.
Тогда Свитмену пришла в голову совершенно безумная на первый взгляд идея: а что, если минералы в конкрециях работают как самые настоящие геохимические батареи? Гипотеза была такова: возможно, в конкрециях возникает естественное электрическое напряжение, достаточное для расщепления молекул воды на водород и кислород — процесса электролиза.
Чтобы проверить это, команда Свитмена воссоздала условия глубоководья в лаборатории. Они поместили конкреции в среду, имитирующую океаническую воду, и уничтожили всех возможных микробов и архей мощным ядом — хлоридом ртути.
Если бы кислород производили бактерии, процесс бы прекратился. Но уровень кислорода продолжал расти! Это был момент истины. Ученые обнаружили, что поверхность конкреций обладает электрическим потенциалом около 0,95 вольта. Этого более чем достаточно, чтобы запустить процесс электролиза соленой воды.
Этот механизм, вероятно, возникает из-за неравномерного распределения различных металлов и отложений в конкрециях по мере их роста, что создает естественную разность потенциалов. Таким образом, миллионы этих «картофелин» на дне океана работают как гигантская, распределенная по дну батарея, производящая «темный кислород» без единого луча света.
За рамками земной экологии
Это фундаментальное открытие вносит серьезный корректив в уже горячие дебаты о будущем зоны Кларион-Клиппертон. С одной стороны, добывающие компании просто мечтают запустить свои цепкие руки в месторождение энергетических конкреций. Маркетологи одной из фирм даже особое название придумали для «электрической картошки» — «батарея в камне». Американские компании видят в разработке конкреций быстрый путь к решению проблемы дефицита металлов для зеленой энергетики.
С другой стороны, открытие «темного кислорода» заставляет задуматься о цене такого решения. Производство кислорода на дне — это новая, неизученная функция экосистемы. Как повлияет на этот процесс массовая добыча? Какие формы жизни, зависящие от этого кислорода, мы можем уничтожить, даже не узнав об их существовании?
Учитывая эти риски, 25 стран призывают Международный орган по морскому дну (МОМД) — организацию, регулирующую добычу в международных водах, — ввести мораторий или как минимум приостановить выдачу лицензий до тех пор, пока не будут проведены дополнительные независимые исследования.
Это открытие выходит далеко за рамки земной экологии. Оно меняет наши представления о самом возникновении жизни.
Чтобы на планете зародилась аэробная жизнь, должен был появиться кислород, и, насколько нам известно, источником кислорода на Земле стали фотосинтезирующие организмы. Но теперь мы знаем, что кислород вырабатывается в морских глубинах, где нет света. Поэтому я думаю, что нам нужно пересмотреть такие вопросы, как: где могла зародиться аэробная жизнь?
— задается вопросом ведущий автор исследования Эндрю Свитмен.
Гейзеры на Энцеладе бьют на десятки километров вверх. Это говорит о том, что подо льдом действуют мощные океанические течение. И, возможно... есть жизнь
Это заставляет по-новому взглянуть на ледяные спутники Юпитера и Сатурна — Европу и Энцелад, под чьими ледяными щитами скрываются огромные океаны жидкой воды. Если кислород можно производить без света, значит, и шансы на существование жизни там гораздо выше.
- Дмитрий Алексеев
- habr.com, popularmechanics.com