На глубине более 3,5 км под Тихим океаном, в районе Кларион-Клиппертон (CCZ), миллионы лет назад сформировались древние породы. На первый взгляд они могут казаться безжизненными, но в их трещинах и уголках прячутся микроскопические морские существа и бактерии, уникально приспособленные к жизни в кромешной темноте.
Эти глубоководные породы, известные как полиметаллические конкреции, не просто служат домом для множества морских обитателей. Недавно группа ученых, в том числе специалисты из Бостонского университета, обнаружила, что они способны производить кислород прямо на дне океана.
Это открытие оказалось полной неожиданностью, ведь обычно кислород вырабатывают растения и микроорганизмы с помощью солнечного света, а не камни на океанском дне. Примерно половина кислорода, которым мы дышим, создается фитопланктоном на поверхности океана, который фотосинтезирует, как и наземные растения. Однако производство кислорода в полной темноте на дне моря идет вразрез с привычными представлениями. Настолько, что ученые поначалу думали, что это ошибка.
Как эксперт по микробам, живущим в самых экстремальных условиях на Земле, Марлоу изначально предполагал, что за выработку кислорода может отвечать микробная активность. Чтобы проверить это, исследовательская группа использовала камеры, которые погружались на морское дно, запирая внутри воду, осадки, конкреции и живых существ. Затем они измеряли уровень кислорода в камерах в течение 48 часов. Ожидалось, что количество кислорода будет снижаться по мере того, как организмы его потребляют. Но на деле уровень кислорода, наоборот, повышался.
Команда проводила исследования на борту судна, которое изучало экосистему зоны CCZ — региона площадью 4,4 миллиона квадратных км между Гавайями и Мексикой. Исследования спонсировала The Metals Company, фирма, заинтересованная в добыче этих пород. Несмотря на активность множества различных микробов на поверхности и внутри конкреций, команда пришла к выводу, что основная причина выработки кислорода не связана с микробами.
Полиметаллические конкреции состоят из редких металлов, таких как медь, никель, кобальт, железо и марганец, что делает их привлекательными для добычи. Согласно исследованию, эти плотно упакованные металлы, вероятно, вызывают "электролиз морской воды". То есть ионы металлов в породах распределены неравномерно, создавая разделение электрических зарядов, подобное тому, что происходит внутри батарейки. Это создает энергию, способную разделить молекулы воды на кислород и водород. Ученые назвали этот процесс «темным кислородом», так как он производится без участия солнечного света. Впрочем, остается неясным, насколько это важно для местной экосистемы.
The Metals Company называет эти конкреции "батарейкой в камне" и утверждает, что их добыча ускорит переход на электромобили, сделав наземную добычу металлов ненужной. Пока что добыча в CCZ находится на этапе разведки, но Международный орган по морскому дну ООН может начать выдавать разрешения на добычу уже в следующем году. Компания сотрудничает с тихоокеанскими странами Науру, Тонга и Кирибати, чтобы получить лицензии, однако другие государства региона, такие как Палау, Фиджи и Тувалу, выступают за мораторий или приостановку планов добычи. Экологи из Greenpeace и Ocean Conservancy требуют полного запрета, опасаясь, что добыча может непоправимо повредить морскому дну.
Тем временем ученые начали исследовать потенциальные последствия вмешательства в largely unexplored экосистему. Статья в Nature Geoscience помогает лучше понять текущие условия в зоне до начала масштабной добычи.
Зона CCZ также предоставляет уникальные возможности для изучения микроскопических форм жизни, таких как бактерии и археи, живущие в осадках и на конкрециях. Марлоу и его коллега Питер Шредл, аспирант программы экологии, поведения и эволюции, особенно заинтересованы в использовании этих микробов как моделей для поиска жизни на других планетах и лунах. Ведь условия в глубоководных экосистемах Земли напоминают те, что могут быть на Марсе или на ледяных спутниках Сатурна. Это направление науки называется астробиология.
Например, спутники Юпитера и Сатурна, Европа и Энцелад, покрыты толстым слоем льда, под которым скрываются океаны. Солнечный свет туда не проникает, и если там есть породы, способные производить кислород, то это может поддерживать более активную биосферу, чем мы предполагали ранее.
