«Темный» кислород на дне океана впервые исследуют с помощью глубоководных роботов
Ученые из Nippon Foundation представили два уникальных глубоководных посадочных аппарата, созданных для изучения так называемого «темного кислорода» — редкого вещества, образующегося в полной темноте на глубине около 4000 метров под поверхностью океана. Аппараты способны выдерживать давление, в 1200 раз превышающее атмосферное на поверхности, и внешне напоминают оборудование, которое используют при исследованиях космоса.
Этот кислород впервые был обнаружен в 2013 году Эндрю Суитманом, профессором Шотландской ассоциации морских наук (SAMS), в Кларион-Клиппертонской зоне Тихого океана. В 2024 году результаты исследований Суитмана подтвердились и были опубликованы в Nature Geoscience. Ученые показали, что полиметаллические конкреции на морском дне, известные также как марганцевые конкреции, могут действовать как естественные батареи, расщепляя морскую воду на кислород и водород.
Международная команда и цель проекта
В новом трехлетнем проекте фонда Nippon Foundation вместе с Суитманом участвуют Джеффри Марлоу, геолог из Бостонского университета, и Франц М. Гайгер, химик из Северо-Западного университета. Исследователи планируют выяснить, как кислород образуется в полной темноте и что влияет на этот процесс — биохимия, физика или еще неизвестные факторы.
Полиметаллические конкреции содержат ценные металлы, включая никель, кобальт и марганец, и могут пролить свет на распределение морской жизни на больших глубинах.
«Мы до сих пор очень мало знаем о структуре нашей планеты. Эти вопросы обычно изучают, когда исследуют другие миры, а не Землю», — говорит Марлоу.
Посадочные модули Алиса и Кайя
Для исследования были разработаны два аппарата, названные в честь дочерей Суитмана — Алиса и Кайя. Их задача — определить, происходит ли образование кислорода за счет взаимодействия конкреций с морской водой и солью, а также выяснить, участвуют ли в процессе микроорганизмы или химические реакции.
В 2026 аппараты будут погружены в зону Кларион-Клиппертон, где разместят их рядом с установкой для измерения «потока» кислорода с помощью метода водной вихревой ковариации (AEC). Роботы соберут пробы воды, оценят электрическую активность вокруг конкреций и введут химические индикаторы. Они также будут фиксировать признаки электрохимических или биологических процессов, которые могут объяснить возникновение кислорода в темноте.
«Эти модули — единственные в Великобритании приборы, способные достигать таких глубин. Это глобальная инициатива с глобальными последствиями», — подчеркивает Суитман.
Электрический потенциал и роль микроорганизмов
По словам Гайгера, лабораторные эксперименты с извлеченными конкрециями показали значительные электрические напряжения. Ученые пока не до конца понимают, как формируется электрический потенциал и как именно образуется кислород под экстремальным давлением абиссальных глубин (скрытые, высоконапорные и темные участки дна океана, где живут уникальные микроорганизмы).
Марлоу добавляет: «Учитывая уникальные способности микроорганизмов, нам важно понять, что именно они делают внутри конкреций».
Результаты DORI (Dark Oxygen Research Initiative) помогут ответить на фундаментальные вопросы о жизни на Земле. Они могут пролить свет на механизмы формирования кислорода на больших глубинах и объяснить, как микроорганизмы и минералы взаимодействуют в экстремальных условиях.
