Ученые отправятся на дно океана, чтобы раскрыть тайну «темного» кислорода
Международная команда исследователей готовится к старту уникальной экспедиции на дно Тихого океана, целью которой является раскрытие тайны так называемого «темного» кислорода. Неожиданное обнаружение кислорода в глубоководной бездне, куда не проникает солнечный свет и где невозможен фотосинтез, ставит перед учеными фундаментальный вопрос о его происхождении. Экспедиция, финансируемая японским благотворительным фондом Nippon Foundation, стартует этой весной и может привести к открытию ранее неизвестного природного или биологического источника жизненно важного газа.
Первоначальное открытие было сделано несколько лет назад группой ученых под руководством эколога морского дна Эндрю Свитмана из Шотландской ассоциации наук об океане. Работая на глубине около 4000 метров в зоне Кларион-Клиппертон между Мексикой и Гавайями, их приборы зафиксировали необъяснимые выбросы кислорода вблизи древних полиметаллических конкреций — богатых металлами образований. Тогда используемое оборудование не позволяло провести все необходимые измерения, и источник кислорода остался загадкой, встретившей скептицизм части научного сообщества. Это и побудило команду организовать новую, более технологичную миссию.
В ходе предстоящей экспедиции исследователи на борту научного судна Nautilus опустят на дно два специальных глубоководных аппарата-ландера, оснащенных комплексом чувствительных датчиков. Ключевой задачей будет измерение концентрации протонов (pH) в морской воде непосредственно вокруг конкреций. Необычно высокая концентрация может указать на абиотический процесс расщепления молекул воды, подобный реакциям в электрохимических ячейках. Одновременно ученые составят микромасштабные минералогические и микробные карты района, чтобы проверить и возможную биологическую природу феномена.
После возвращения образцов конкреций на поверхность их свойства будут тщательно изучены в лабораторных условиях, имитирующих колоссальное давление в 400 атмосфер, характерное для глубоководья. Химик Франц Гайгер из Северо-Западного университета с помощью специализированного микроскопа и специальных датчиков исследует, могут ли поверхности этих древних образований катализировать расщепление воды с выделением кислорода. По словам ученых, основными «подозреваемыми» являются электрохимические реакции и биологические процессы, действующие как по отдельности, так и, возможно, совместно.
Разгадка тайны «темного» кислорода имеет не только фундаментальное научное значение, но и практический аспект. Район исследования богат ценными металлами, и его потенциальное промышленное освоение требует глубокого понимания хрупкой экосистемы. Как отметил Эндрю Свитман, полученные знания позволят предложить такие методы добычи, которые смогут минимизировать ущерб для уникальной глубоководной среды.