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En julio se hizo público un descubrimiento sorprendente: Las rocas metálicas aparentemente producían oxígeno. en el fondo marino del Océano Pacífico, donde la luz no puede penetrar, fue una bomba científica.
La investigación inicial sugirió que nódulos del tamaño de una papa ricos en metales, encontrados predominantemente a 4.000 metros (13.100 pies) debajo de la superficie en la zona Clarion-Clipperton, liberaron una carga eléctrica, dividiendo el agua de mar en oxígeno e hidrógeno mediante electrólisis. Este fenómeno natural sin precedentes desafía la idea de que el oxígeno sólo puede producirse a partir de la luz solar mediante la fotosíntesis.
Andrew Sweetman, profesor de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas del Reino Unido que estuvo detrás del hallazgo, se está embarcando en un proyecto de tres años para investigar más a fondo la producción de oxígeno «oscuro». Sweetman y su equipo están utilizando plataformas hechas a medida equipadas con sensores que pueden desplegarse a profundidades de 11.000 metros (36.089 pies). La Nippon Foundation está financiando el proyecto de investigación de 2,7 millones de dólares (2,2 millones de libras), que se anunció el viernes.
La Fundación Nippon y la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas anuncian el lanzamiento de un proyecto de investigación en una rueda de prensa en Scotland House. Se muestran (desde la izquierda) Nick Owens y Andrew Sweetman de SAMS y Yohei Sasakawa, presidente de la Fundación Nippon. – Alex Rumford/SAMS/La Fundación Nippon
El descubrimiento del oxígeno oscuro reveló lo poco que se sabe sobre las profundidades del océano y el Zona Clarion-Clippertono CCZ, en particular. La región está siendo explorada para la extracción de metales raros contenidos en los nódulos de roca en las profundidades marinas. Estos últimos se forman a lo largo de millones de años y los metales desempeñan un papel clave en las tecnologías nuevas y ecológicas.
«Nuestro descubrimiento del oxígeno oscuro fue un cambio de paradigma en nuestra comprensión de las profundidades del mar y potencialmente de la vida en la Tierra, pero arrojó más preguntas que respuestas», dijo en un comunicado Sweetman, líder del grupo de biogeoquímica y ecología del fondo marino de su institución. liberar. «Esta nueva investigación nos permitirá investigar algunas de estas cuestiones científicas».
Sweetman dijo que el objetivo inicial del nuevo proyecto era determinar si la producción de oxígeno oscuro se replicaba en otras áreas de la CCZ donde se pueden encontrar los nódulos y luego desenredar exactamente cómo se estaba produciendo el oxígeno.
Comprender mejor el fenómeno también podría ayudar a los científicos espaciales a encontrar vida más allá de la Tierra, añadió.
Oxígeno en lugares inesperados
Es difícil producir oxígeno sin la energía continua que proviene de la luz solar, pero otros científicos también han encontrado moléculas de oxígeno inesperadas en lugares remotos y privados de luz. Sweetman dijo que la producción de oxígeno oscuro puede ser un fenómeno más amplio que se ha pasado por alto.
Emil Ruff, microbiólogo del Laboratorio de Biología Marina de Woods Hole, Massachusetts, oxígeno detectado en muestras de agua dulce en Alberta, a decenas o cientos de metros bajo la pradera canadiense, un hallazgo que él y sus coautores de la Universidad de Calgary y el Instituto Oceanográfico Woods Hole informaron en un estudio publicado en junio de 2023. En algunos casos, el oxígeno oscuro había estado aislado de la atmósfera superficial durante más de 40.000 años.
Si no se añade oxígeno continuamente a un entorno (por ejemplo, por árboles y plantas), eventualmente desaparecerá.
“Después de 40.000 o 30.000 años (separados de los procesos superficiales), no hay realmente ninguna razón para pensar que debería quedar algo de oxígeno. Debido a que el oxígeno es un aceptor de electrones tan delicioso, generalmente se oxida químicamente o microbianamente”, dijo Ruff. «Entonces, ¿qué estaba haciendo allí?»
Al igual que Sweetman, Ruff dijo que primero pensó que el oxígeno atmosférico había contaminado sus muestras, que fueron extraídas de 14 acuíferos subterráneos. Dada la antigüedad de las muestras, el oxígeno habría reaccionado hace mucho tiempo con otras sustancias y habría desaparecido.
Después de trabajar pacientemente en el laboratorio y en el campo, Ruff finalmente descubrió que los microbios en el agua producían oxígeno. Al parecer, los microbios habían desarrollado un truco oscuro pero ingenioso que les permitía producir moléculas en ausencia de luz.
A través de una serie de reacciones químicas, los microbios pudieron descomponer compuestos solubles llamados nitritos, moléculas formadas por un átomo de nitrógeno y dos átomos de oxígeno, para producir oxígeno molecular en un proceso conocido como dismutación. Los microbios también tenían la capacidad de utilizar el oxígeno para consumir metano en el agua para obtener energía.
Es más, Ruff descubrió que la cantidad de oxígeno producida era suficiente para sustentar otra vida microbiana dependiente de oxígeno en el agua subterránea.
“La naturaleza sigue sorprendiéndonos”, dijo. «Hay tantas cosas que la gente ha dicho: ‘Oh, esto es imposible’, y luego resulta que no lo es».
Para investigar más a fondo el oxígeno oscuro, Ruff y su equipo viajaron a una mina de 3 kilómetros de profundidad en Sudáfrica en agosto para tomar muestras de agua que había estado atrapada en la roca durante 1.200 millones de años.
Un equipo de científicos busca microbios en un sitio de estudio en una mina de 3 kilómetros de profundidad en Sudáfrica. Los investigadores estudian salmueras repletas de vida aisladas en la roca desde hace 1.200 millones de años e investigan cómo se produce el oxígeno en este antiguo ecosistema. -Taro KIDO
Los científicos ya sabían que el agua de la mina contenía moléculas de oxígeno, pero no está claro cómo se formaron. Ruff y sus colegas todavía están estudiando las muestras que tomaron, pero tienen dos hipótesis sobre cómo se podrían producir las moléculas de oxígeno, dijo.
El sitio está minado en busca de oro y uranio, un metal radiactivo. La radiólisis, la división de las moléculas de agua mediante radiactividad, es una de las posibles formas en que se produce oxígeno sin luz solar. Alternativamente, la producción de oxígeno podría involucrar a microbios en procesos similares a los que Ruff encontró en las aguas subterráneas de Canadá.
Sweetman dijo el viernes que el nuevo proyecto también buscaría comprender si alguna reacción microbiana jugó un papel en la producción de oxígeno oscuro en el fondo marino. En particular, el proyecto investigará cómo se libera hidrógeno durante la producción de oxígeno por los nódulos metálicos y si el hidrógeno se utilizó como fuente de energía para comunidades de microbios detectados en partes de las profundidades del océano.
«Creo que todavía no tenemos el mecanismo completamente resuelto y necesitaremos mucho tiempo para resolverlo», dijo.
Ruff dijo que esperaba colaborar con Sweetman y otros científicos involucrados en la investigación del oxígeno oscuro para comprender cómo la firma química del oxígeno producido por la electrólisis del agua de mar difiere de la producida por los microbios o la radiólisis.
El oxígeno oscuro y la búsqueda de vida extraterrestre
Los funcionarios de la NASA están interesados en la investigación sobre la producción de oxígeno oscuro porque podría contribuir a la comprensión científica de cómo podría mantenerse la vida en otros planetas sin luz solar directa, dijo Sweetman.
La agencia espacial quiere realizar experimentos para comprender la cantidad de energía necesaria para producir oxígeno potencialmente a las presiones más altas que se producen en Encelado y europalas lunas heladas de Saturno y Júpiter, respectivamente, añadió. Esas lunas se encuentran entre los objetivos para investigar la posibilidad de vida.
Las empresas mineras de aguas profundas pretenden extraer el cobalto, níquel, cobre, litio y manganeso contenidos en los nódulos para utilizarlos en paneles solares, baterías de automóviles eléctricos y otras tecnologías ecológicas. Algunas empresas se han mostrado en desacuerdo con la investigación de Sweetman.
Los críticos dicen que la minería en aguas profundas podría dañar irrevocablemente el prístino entorno submarino y que podría alterar la forma en que se almacena el carbono en el océano, contribuyendo a la crisis climática.
The Metals Co. dijo que había presentó una refutación a Nature Geoscience, la revista que publicó la investigación original. La presentación estaba siendo revisada por pares pero aún no se ha publicado, dijo la compañía.
Sweetman dijo que estaba consciente de la reacción crítica y que respondería “a través de canales revisados por pares”.
«Estamos completamente convencidos de que se trata de un proceso real que se está produciendo en el fondo marino», afirmó.
Sweetman también dijo que era prudente posponer la explotación de los recursos del fondo marino hasta que se comprendiera mejor el ecosistema.
Amy Gartman, oceanógrafa investigadora y jefa del proyecto global de minerales marinos en el Centro de Ciencias Marinas y Costeras del Pacífico del Servicio Geológico de EE. UU. en Santa Cruz, California, dijo que el USGS no ha observado ningún fenómeno eléctrico en los nódulos de ferromanganeso examinados hasta ahora. Ella no participó ni en la investigación de Sweetman ni de Ruff.
«Actualmente, los investigadores están intentando replicar los fenómenos informados por Sweetman y otros», dijo. «La investigación científica es un proceso y puede pasar algún tiempo antes de que se alcance una respuesta concluyente».
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