Діти завжди запитують: «Чому?» Вони прагнуть дізнатися більше, коли вперше стикаються з новими явищами. Але, подорослішавши, люди часто відкидають щось нове, що суперечить їхньому досвіду та розумінню. Саме це сталося зі мною, коли я відкрив джерело вироблення кисню в глибинах океану, але ігнорував його протягом дев’яти років.
У 2013 році я проводив експерименти з вивчення вуглецевого циклу на морському дні в зоні Кларіон-Кліппертон у Тихому океані. Я спустив на глибину 4000 метрів спеціальну платформу-ландер для досліджень, і коли вона повернулася, всередині були бульбашки. Це було надзвичайно дивно. Тому через два роки, коли ми повернулися на це місце, я взяв із собою оптоди (кисневі сенсори).
Ці прилади призначені для вимірювання споживання кисню, але натомість вони показували його вироблення — результат, повністю протилежний очікуванням. Замість того щоб поставити питання, чому це відбувається, я відкинув ці дані, вирішивши, що сенсор несправний.
Нас усіх з дитинства вчать, що кисень виробляється лише в процесі фотосинтезу, для якого потрібне світло. Але світла на глибині тисяч метрів під поверхнею океану майже немає. Лише у 2021 році, коли я підтвердив вироблення кисню іншим методом, я усвідомив, що ми зробили виняткове відкриття: «темний кисень» — кисень, який утворюється без участі сонячного світла.
Влітку 2024 року моя команда опублікувала результати цього дослідження в журналі Nature Geoscience. Відкриття «темного кисню» змінило наше розуміння глибоководних екосистем і, можливо, навіть життя на Землі. Але ми все ще не знаємо напевно, як саме він утворюється, в якій кількості та наскільки важливий для глибоководної екології.
У нашій статті ми припустили, що джерелом кисню можуть бути поліметалічні конкреції — кам’янисті утворення, що складаються з різних металів, зокрема марганцю. Взаємодіючи з морською водою, вони можуть створювати різницю електричних потенціалів. Ми висунули гіпотезу, що ця різниця напруги може бути достатньою для розщеплення молекул води на водень і кисень. Нещодавнє китайське дослідження показало, що кисень може утворюватися під час формування марганцевих конкрецій.
Ще більше запитань «Чому?»
Цього року ми плануємо дослідити ці наукові питання глибше. Якщо ми доведемо, що кисень може утворюватися без фотосинтезу, це змінить уявлення про можливість існування життя на інших планетах. Ми вже обговорюємо це відкриття з фахівцями NASA, які вважають, що «темний кисень» може переглянути наші уявлення про те, як підтримується життя на інших океанічних світах, таких як Енцелад і Європа — супутники, вкриті товстим шаром льоду, який обмежує проникнення світла в океан під поверхнею.
Ми також аналізуємо потенціал «темного кисню» в центральній частині Тихого океану та розробляємо спеціальні автономні дослідницькі платформи. Це буде перша для Великої Британії можливість досліджувати глибини понад 6000 метрів.
Ці апарати будуть оснащені спеціалізованими приладами та зможуть занурюватися на глибини до 11 000 метрів, де тиск перевищує одну тонну на квадратний сантиметр (еквівалент ваги 100 слонів, що сидять зверху). Ми вивчатимемо, чи виділяється водень під час утворення «темного кисню» і чи використовують його мікроорганізми як джерело енергії. Також ми хочемо дізнатися, як зміни клімату можуть вплинути на біологічні процеси в глибинах океану.
Вплив на видобуток корисних копалин
Відкриття «темного кисню» може мати значні наслідки для індустрії глибоководного видобутку. Ця галузь добуває поліметалічні конкреції, які містять марганець, нікель і кобальт — ключові метали для виробництва літій-іонних батарей в електромобілях і мобільних телефонах.
Ми поки не знаємо, як цей видобуток вплине на морське дно, але наше майбутнє дослідження допоможе відповісти на багато запитань і, можливо, визначити, які райони океану потребують особливого захисту від промислової діяльності. Одне я знаю напевно: що б ми не знайшли, я постараюся зберегти дитяче захоплення відкриттями й завжди питати: «Чому?»
