شگفتی دانشمندان از کشف «اکسیژن تاریک»؛ آیا باید درمورد منشاء حیات بازنگری کنیم؟
واکنش شیمیایی خودبه‌خودی که بی‌سروصدا و بدون دخالت هرگونه حیاتی در اعماق تاریک کف اقیانوس‌های زمین رخ می‌دهد، اکسیژن مولکولی تولید می‌کند. این کشف غیرمنتظره این باور دیرینه را زیر سوال می‌برد که برای تولید اکسیژن لازم برای تنفس، به موجودات فتوسنتزکننده نیاز است.
اندرو سویتمن، دانشمند انجمن علوم دریایی اسکاتلند (SAMS) و همکارانش در چین هنگام اندازه‌گیری سطح اکسیژن کف دریا برای ارزیابی اثرات معدن‌کاوی در اعماق دریا، به این کشف شگفت‌آور دست پیدا کردند.
نیکلاس اونز، دانشمند علوم دریا از SAMS که در پژوهش مشارکت نداشت، می‌گوید: «کشف تولید اکسیژن ازطریق فرایند غیرفتوسنتزی ما را بر آن می‌دارد تا درباره نحوه پیدایش حیات پیچیده در این سیاره بازنگری کنیم. از دیدگاه من، این یافته از هیجان‌انگیزترین یافته‌های علوم اقیانوسی در سال‌های اخیر است.»
در دل اقیانوس آرام، سنگ‌های سیاه و گردی در کف اقیانوس وجود دارد. اندازه‌گیری‌های دانشمندان نشان می‌داد در آنجا، یعنی اعماق بیش از چهار هزار متری، سطوح اکسیژن به آرامی افزایش می‌یابد. سویتمن توضیح می‌دهد: «وقتی برای اولین بار این داده‌ها را به دست آوردیم، فکر می‌کردیم حسگرها مشکل دارند، زیرا همه مطالعاتی که تاکنون در اعماق دریا انجام شده، نشان‌دهنده مصرف اکسیژن و نه تولید آن بود.»
سویتمن افزود: «به خانه برگشتیم و حسگرها را تنظیم کردیم، اما در طول ده سال همین مشاهدات تکرار شد. تصمیم گرفتیم از روش دیگری نیز استفاده کنیم و وقتی با روش دوم هم همان نتیجه به دست آمد، متوجه شدیم در مسیر کشف پدیده تازه‌ای قرار داریم.»
پژوهشگران مقداری از کلوخه‌های سنگی بستر اقیانوس را جمع‌آوری کردند تا در آزمایشگاه بررسی کنند که آیا آن‌ها منبع تولید اکسیژن تاریک هستند یا خیر. این کلوخه‌ها مناطق وسیعی از کف اقیانوس را پر می‌کنند و ذخایر طبیعی از فلزات کمیابی مانند کبالت، منگنز و نیکل هستند که به شکل مخلوط چندفلزی در کنار هم قرار گرفته‌اند. این فلزات همان مواد مورد استفاده در باتری‌ها هستند و پژوهشگران فکر کردند که سنگ‌های کف اقیانوس نیز ممکن است عملکردی همچون آن‌ها داشته باشند.
پژوهشگران دریافتند که کلوخه‌های چندفلزی منفرد ولتاژی تا ۰٫۹۷ ولت تولید می‌کنند و وقتی کنار هم قرار می‌گیرند، می‌توانند ۱٫۵ ولت موردنیاز برای تجزیه مولکول آب و تولید اکسیژن در واکنش الکترولیز را تولید کنند.
درحالی‌که هنوز ناشناخته‌های زیادی همچون مقدار تولید اکسیژن توسط کلوخه‌های چندفلزی برای بررسی وجود دارد، این کشف توضیحی برای تداوم سرسختانه مناطق مرده دهه‌ها پس از توقف معدن‌کاوی در کف دریا ارائه می‌دهد.
فرانتس گایگر، شیمیدان دانشگاه نورث وسترن توضیح می‌دهد: «در سال‌های ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ زیست‌شناسانی که از مکان‌های تحت معدن‌کاوی در دهه‌ی ۱۹۸۰ بازدید کردند، دریافتند که حتی باکتری نیز در آن مناطق وجود ندارد، درحالی که در نواحی معدن‌کاوی‌نشده حیات دریایی شکوفا بود.»
- ماهی‌ها چگونه در اعماق اقیانوس زنده می‌مانند؟23 فروردین 02مطالعه '3
- سلول‌های زیر زمین چگونه بدون نور «اکسیژن تاریک» تولید می‌کنند9 مهر 02مطالعه '5
اکسیژن تاریک همچنین سوالات جدیدی را درمورد منشا اکسیژن روی زمین ایجاد می‌کند. سیانوباکترهای باستانی از مدت‌ها پیش به‌عنوان اولین تامین‌کننده‌های اکسیژن موردنیاز برای تکامل حیات پیچیده میلیاردها سال پیش (به‌عنوان محصول جانبی فتوسنتز) مطرح شده‌اند. اما به‌گفته‌ی سویتمن، «اکنون می‌دانیم اکسیژن در اعماق دریا و جایی که در آن نوری وجود ندارد، تولید می‌شود.»
یافته‌های پژوهش در مجله‌ی Nature Geoscience منتشر شده است.