Εχουν περάσει πάνω από δύο αιώνες που η ανθρωπότητα κατανόησε και παρατήρησε αυτό που σήμερα γνωρίζουμε όλοι ως φωτοσύνθεση, δηλαδή τον βασικό μηχανισμό παραγωγής οξυγόνου στη Γη. Αυτό που δεν γνωρίζαμε και ανακάλυψε μία ομάδα ερευνητών είναι πως οξυγόνο μπορεί να παραχθεί και στον σκοτεινό και αχανή πυθμένα του ωκεανού, εκεί που δεν φτάνουν οι ακτίνες του ηλίου.
Είναι δυνατό να συμβεί κάτι τέτοιο; Σύμφωνα με μία πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο αξιόπιστο περιοδικό Nature Geoscience φαίνεται πως με κάποιο τρόπο συμβαίνει.
Η ιστορία ξεκινά το 2013 όταν μια ομάδα Σκωτσέζων επιστημόνων με επικεφαλής τον Αντριου Σουίτμαν αποφάσισε να ερευνήσει τον βυθό στη ζώνη Clarion-Clipperton, μια περιοχή μεταξύ Χαβάης και Μεξικού με έκταση μεγαλύτερη από την Ινδία.
Οι επιστήμονες τοποθέτησαν κυλινδρικούς μετρητές οξυγόνου στον πυθμένα του ωκεανού για να διαπιστώσουν στη συνέχεια ότι τα επίπεδα οξυγόνου στα σφραγισμένα δείγματα δεν μειώνονταν, όπως είχαν προβλέψει, αλλά αυξάνονταν.
-
Πόσο βαθύς είναι πραγματικά ο ωκεανός;
-
Ο ωκεανός χωρίζεται σε τρεις ζώνες με βάση το βάθος και το επίπεδο φωτισμού. Τα ανώτερα 200 μέτρα του ωκεανού ονομάζονται Μεσοπελαγική Ζώνη. Αυτή η ζώνη περιέχει τη πλειονότητα της αλιείας.
-
Το μέσο βάθος του ωκεανού είναι περίπου 3.682 μέτρα. Το βαθύτερο τμήμα του ωκεανού ονομάζεται Challenger Deep και βρίσκεται κάτω από τον δυτικό Ειρηνικό Ωκεανό.
-
Το ηλιακό φως που εισέρχεται στο νερό μπορεί να ταξιδέψει περίπου 1.000 μέτρα μέσα στον ωκεανό υπό τις κατάλληλες συνθήκες, αλλά σπάνια υπάρχει σημαντικό φως πέρα από τα 200 μέτρα.
-
Το μεγαλύτερο βάθος που έχει εντοπιστεί ποτέ ψάρι ήταν 8.369 μέτρα στο βάθος της τάφρου του Πουέρτο Ρίκο, ανάμεσα στην Καραϊβική Θάλασσα και τον Ατλαντικό Ωκεανό.
-
Το ναυάγιο του Τιτανικού βρίσκεται σε βάθος περίπου 12.500 μέτρων στο Βόρειο Ατλαντικό. Αυτό είναι τόσο βαθύ όσο περίπου εννέα Empire State Buildings, το ένα πάνω στο άλλο. Πηγές: ΝΟΑΑ, CBC News
Διαφορετική τεχνολογία, ίδια αποτελέσματα
Το όλο εγχείρημα ερμηνεύτηκε ως αποτυχία και λάθος στις μετρήσεις και οι ειδικοί εγκατέλειψαν την προσπάθεια. Πέρασαν οκτώ χρόνια για να επαναληφθεί η έρευνα -με διαφορετική τεχνολογία- και να βγουν τα ίδια αποτελέσματα. Τότε ο Σουίτμαν δυσκολευόμενος να κατανοήσει την ύπαρξη πρόσθετης πηγής οξυγόνου στον πυθμένα απευθύνεται στον καθηγητή χημείας Φρανζ Γκέιγκερ από το Πανεπιστήμιο Νορθουέστερν των ΗΠΑ, o οποίος με τη σειρά του βρίσκει μία πιθανή εξήγηση του τι ακριβώς συμβαίνει 4.000 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού.
Μαζί ξεκίνησαν την αναπαραγωγή του υποθετικού φαινομένου σε ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες, όπου τα σφραγισμένα δείγματα που επανεξετάστηκαν έδειξαν τριπλάσια αύξηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο.
Η σημασία της ανακάλυψης
Ο Φρανζ Γκέιγκερ μιλάει αποκλειστικά στην «Κ»:
Στην ερώτηση πώς γίνεται οι βράχοι στα βάθη του ωκεανού, στο απόλυτο σκοτάδι, να παράγουν οξυγόνο;»
«Τα πολυμεταλλικά οζίδια (ή οζίδια μαγγανίου) μέσα στο θαλασσινό νερό θα μπορούσαν να παράγουν μικρές ποσότητες ηλεκτρικού ρεύματος.Ετσι, μια απλή μορφή ηλεκτρόλυσης θα μπορούσε να λάβει χώρα στον πυθμένα, οδηγώντας στην παραγωγή “σκοτεινού οξυγόνου” και υδρογόνου», σημειώνει.
Ο καθηγητής χημείας αναφέρει πως η ανακάλυψη αυτή είναι σημαντική σε διάφορα επίπεδα:
-
«Πρώτον, μας δείχνει πόσο λίγα γνωρίζουμε ακόμη για τον πυθμένα της θάλασσας».
-
«Δεύτερον, αν το οξυγόνο παράγεται από τους όγκους μέσω των ηλεκτροχημικών διαδικασιών που υποθέτουμε, θα μπορούσε να υπάρχει ένα χημικό “σχέδιο” που θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε εδώ στην επιφάνεια της γης για να κατασκευάσουμε καλύτερους και πιο βιώσιμους καταλύτες για την ενεργειακή μετάβαση από τα ορυκτά καύσιμα. Ως χημικός, είμαι ιδιαίτερα ενθουσιασμένος με αυτή την πτυχή».
-
«Τρίτον, η εργασία αυτή δείχνει πόσα μπορεί να μάθει κανείς όταν εργάζεται σε μια διεπιστημονική διεθνή ομάδα – είμαστε από τρεις χώρες και δέκα ιδρύματα.
-
«Τέταρτον, το σκοτεινό οξυγόνο είναι πιθανό να συμβάλει στη διατήρηση της ζωής στον πυθμένα του βυθού – πρόκειται για ένα βιολογικά ποικιλόμορφο μέρος του κόσμου, παρόμοιο με τη βιολογική ποικιλομορφία των τροπικών δασών».
Τα οζίδια μαγγανίου σε μέγεθος μεγάλης πατάτας, ηλικίας δεκάδων εκατομμυρίων ετών. Η εικόνα προσφέρθηκε από την αποστολή DeepCCZ. Πηγή: NOAA Ocean Exploration
«Δεν γνωρίζουμε ακόμη πόσο σημαντική είναι η παραγωγή οξυγόνου στο σκοτάδι για τη ζωή στη Γη. Δεν είναι σαν να υπάρχουν φυσαλίδες οξυγόνου που βγαίνουν από τους όζους – αντίθετα, στις πολύ υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες στον αβυσσαλέο πυθμένα το οξυγόνο διαλύεται στο θαλασσινό νερό, ακριβώς όπως η ζάχαρη ή το αλάτι διαλύονται στο νερό». – Φρανζ Γκέιγκερ, καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο Νορθουέστερν των ΗΠΑ.
Η επιβεβαίωση των παραπάνω ευρυμάτων δεν θα ξεδιαλύνει μόνο τους μηχανισμούς με τους οποίους παράγεται οξυγόνο, αλλά θα απαντήσει αν μπορεί να υπάρχει και μια άλλη πηγή οξυγόνου στον πλανήτη εκτός από τη φωτοσύνθεση. Αντιστρέφοντας το ερώτημα, μία εύλογη απορία θα ήταν: υπάρχει περίπτωση να μην απαιτείται φωτοσύνθεση για την παραγωγή οξυγόνου;
Ο Φρανζ Γκέιγκερ τονίζει πως είναι πολύ νωρίς για να προτρέχουμε τόσο. «Δεν γνωρίζουμε ακόμη πόσο σημαντική είναι η παραγωγή οξυγόνου στο σκοτάδι για τη ζωή στη Γη. Δεν είναι σαν να υπάρχουν φυσαλίδες οξυγόνου που βγαίνουν από τους όζους – αντίθετα, στις πολύ υψηλές πιέσεις και χαμηλές θερμοκρασίες στον αβυσσαλέο πυθμένα το οξυγόνο διαλύεται στο θαλασσινό νερό, ακριβώς όπως η ζάχαρη ή το αλάτι διαλύονται στο νερό. Το μόνο σίγουρο είναι ότι προς το παρόν δεν γνωρίζουμε την απάντηση».
Σε κάθε περίπτωση, αν επιβεβαιωθεί πως τα οζίδια των βαθέων θαλασσών παράγουν οξυγόνο, όχι μόνο θα είναι μία ανακάλυψη-τομή στην επιστήμη αλλά θα έχει σημαντικές συνέπειες και για το πώς μπορεί να διατηρηθεί η ζωή σε αυτά τα συνήθως στερημένα από οξυγόνο βάθη.
SOS από τους επιστήμονες
«Αυτοί οι όζοι είναι πιθανότατα εξαιρετικά σημαντικοί για τους οργανισμούς της βαθιάς θάλασσας. Αυτό εγείρει επίσης πολιτικές ανησυχίες σχετικά με τη συλλογή αυτών των κονδύλων μέσω της εξόρυξης σε βαθιές θάλασσες και τις πιθανές αρνητικές συνέπειες της αφαίρεσης αυτών των κονδύλων από τα οικοσυστήματα των βαθιών θαλασσών», τονίζει μιλώντας στην «Κ» η Χάιντι Πίρσον, καθηγήτρια Θαλάσσιας Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Alaska Southeast.
Πράγματι σύμφωνα με τα διεθνή μέσα φαίνεται πως η ανακάλυψη των επιστημόνων εγείρει νέες ανησυχίες σχετικά με τους κινδύνους από τις δραστηριότητες των εξορυκτικών εταιρειών σε μεγάλα βάθη της θάλασσας.
Πάνω από 800 θαλάσσιοι επιστήμονες από 44 χώρες συγκεντρώνουν υπογραφές, τονίζοντας τους περιβαλλοντικούς κινδύνους και καλώντας για παύση των εξορυκτικών δραστηριοτήτων.
Οπως σημειώνει ο καθηγητής Μάρεϊ Ρόμπερτς, θαλάσσιος βιολόγος από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και ένας από τους επιστήμονες που υπέγραψαν την προειδοποιητική έκκληση, «υπάρχουν ήδη συντριπτικές αποδείξεις ότι η εξόρυξη κοιτασμάτων οζιδίων στα θαλάσσια βάθη θα καταστρέψει οικοσυστήματα που μόλις αρχίσαμε να κατανοούμε».
«Επειδή αυτά τα πεδία καλύπτουν τόσο τεράστιες περιοχές του πλανήτη μας, θα ήταν τρελό να προχωρήσουμε στην εξόρυξη στον πυθμένα, γνωρίζοντας ότι μπορεί να αποτελούν σημαντική πηγή παραγωγής οξυγόνου».
Εκπλήξεις
Και μόνο πάντως η εξερεύνηση των μικροβίων που ζουν μέσα και γύρω από τα συγκεκριμένα πετρώματα του βυθού θα μπορούσε να δώσει απαντήσεις στον τρόπο λειτουργίας ενός «αρχαίου» μηχανισμού αν και η εξερεύνηση αυτού του τόσο σημαντικού και μυστηριουδούς ευρήματος αποτελεί μία… κουκίδα στην θαλάσσια όαση.
«Αν και ο βαθύς ωκεανός (που ορίζεται ως βάθος μεγαλύτερο από 200 μέτρα) καταλαμβάνει περισσότερο από το 90% του κατοικήσιμου όγκου της Γης, η συντριπτική πλειοψηφία του παραμένει ανεξερεύνητη», σημειώνει στην «Κ» η Aννα Μεταξά, ομότιμη καθηγήτρια στο Τμήμα Ωκεανογραφίας του Πανεπιστημίου Dalhousie του Καναδά.
Oπως εξηγεί, κάθε συλλογή δειγμάτων σε τόσο βαθιά νερά επιφέρει πάντα εκπλήξεις. «Ανακαλύπτουμε συνεχώς νέα θαλάσσια ενδιαιτήματα, όπως έγινε σε υδροθερμικές πηγές μόλις το 1977 και σε εκτεταμένους κοραλλιογενείς υφάλους βαθιών υδάτων στις αρχές της δεκαετίας του 1980. Ετσι, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η πρόσφατη μελέτη για την παραγωγή σκοτεινού οξυγόνου ανακαλύφθηκε σε αβυσσικά βάθη άνω των 1.000 μέτρων».
Ανάγκη για έρευνα σε βάθος
Εν προκειμένω πάντως είναι πολλά τα ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν και να εξακριβωθούν από άλλες ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες, καθώς προκαλεί εντύπωση πως μία «γεω-μπαταρία», η οποία υπάρχει εδώ και εκατομμύρια χρόνια, ξαφνικά αρχίζει να λειτουργεί. Αλλωστε στη δημοσίευση τονίζεται πως δεν αποκλείεται η πτώση των ανιχνευτών στον πυθμένα και η μεταφορά των οζιδίων στο εργαστήριο να προκάλεσε την πτώση ιζήματος από την επιφάνειά τους, το οποίο με τη σειρά του πυροδότησε τη διαδικασία της υδρόλυσης.
«Χρειάζονται περισσότερες μελέτες για την παροχή στέρεων στοιχείων σχετικά με τον μηχανισμό που συνδέει την παραγωγή οξυγόνου με τους όζους μαγγανίου, το πόσο εκτεταμένη είναι αυτή η παραγωγή στους όζους μαγγανίου, το αν αυτή η διαδικασία εμφανίζεται οπουδήποτε αλλού στη βαθιά θάλασσα και αν υπάρχει σε σημαντικές ποσότητες, ποιες είναι οι χημικές και βιολογικές συνέπειες. Οι μελέτες αυτές απαιτούν πολλούς πόρους για να διεξαχθούν, επειδή η βαθιά θάλασσα είναι αχανής και απομακρυσμένη», καταλήγει η κ. Μεταξά.
