ادعای کشف «اکسیژن تاریک» در کف دریا با تردید مواجه شده است
خلاصه مقاله:
- به تازگی، مطالعه‌ای جدید ادعا کرد که کلوخه‌های فلزی کف دریاها ممکن است با تجزیه‌ی مولکول آب، اکسیژن تولید کنند. این کشف که به «اکسیژن تاریک» معروف شد، می‌تواند منبعی جدید از اکسیژن باشد که مستقل از فرایند فتوسنتز عمل می‌کند و برای زیست‌بوم‌های دریایی اهمیت زیادی دارد.
- اما برخی دانشمندان به درستی این ادعا شک دارند و معتقد هستند که اکسیژن، ممکن است از منابع دیگری مانند حباب‌های هوا یا نشت برق دستگاه‌ها تولید شده باشد. پژوهش‌های مستقل نیز به نتایج مخالف با ادعاهای مطالعه دست یافته‌اند.
- آزمایش‌های مطالعه به وسیلهی دستگاه‌های زیرآبی انجام شده که کلوخه‌ها و رسوبات دریایی را جمع‌آوری و تجزیه می‌کنند. در بررسی‌های اولیه، گروه شاهد افزایش اکسیژن پس از تجزیه‌ی کلوخه‌ها بودند، اما علت دقیق افزایش را به درستی تشخیص ندادند.
- اکنون، دیگر دانشمندان در حال بررسی موضوع هستند و برخی نیز نتایج منفی را گزارش کرده‌اند. با این وجود، گروه مطالعه‌ی اصلی همچنان بر این باورند که کلوخه‌ها به عنوان باتری‌های طبیعی عمل کرده و تولید اکسیژن را امکان‌پذیر می‌سازند.
دو ماه پیش، ادعایی حیرت‌انگیز توسط گروهی از پژوهشگران مطرح شد: در تاریکی مطلق اعماق دریاها، کلوخه‌های فلزی که به‌طور طبیعی در کف دریا تشکیل می‌شوند، ممکن است مانند باتری عمل و با تجزیه‌ی مولکول آب دریا، اکسیژن تولید کنند.
اگر ادعای فوق حقیقت داشته باشد، «اکسیژن تاریک» کشفی بسیار بزرگی و شگفت‌انگیز خواهد بود و می‌تواند با یافته‌ای مشابه در چند ده سال پیش قابل‌مقایسه باشد که نشان داد هیدروژن از چاه‌های گرمابی خارج می‌شود و در اعماق چندین کیلومتری زیر سطح نور خورشید، حیات را تغذیه می‌کند. اکسیژن تاریک به معنای وجود منبعی کاملاً تازه از اکسیژن بر روی زمین است که مستقل از فتوسنتز، می‌تواند از حیات پشتیبانی کند.
خبر کشف اکسیژن تاریک، به ادعاهای فعالان محیط‌زیست نیز دامن می‌زند. آن‌ها معتقد هستند که زیست‌بوم‌های کف دریا ممکن است توسط شرکت‌های معدن‌کاوی در ژرف دریا نابود شوند، زیرا این شرکت‌ها به‌دنبال استخراج کلوخه‌های فلزی از کف دریا هستند.
کلوخه‌های فلزی کف دریا که به عنوان «ندول» یا گرهک شناخته می‌شوند، توده‌های کروی شکل چند سانتی‌متری درون سنگ‌های رسوبی هستند که جنس‌های مختلفی دارند. شرکت‌های معدن‌کاوی در ژرف دریا، این کلوخه‌ها را برای فلزات ارزشمندی مانند منگنز و کبالت مورداستفاده در ساخت وسایل نقلیه برقی، استخراج می‌کنند.
اما اکنون، دانشمندان مستقل و شرکت‌های معدن‌کاوی در ژرف دریا، شک و تردید خود را نسبت به مطالعه‌ای که در مجله Nature Geoscience منتشر شده و از کشف اکسیژن تاریک خبر می‌دهد، ابراز کرده‌اند. کنتارو ناکامورا، زمین‌شیمی‌دان در دانشگاه توکیو، به ساینس می‌گوید: «احتمال زیادی وجود دارد که مقاله اشتباه باشد». ناکامورا اذعان می‌کند که هیچ نشانه‌ای از افزایش اکسیژن در آب‌های بالای ناحیه‌ی ندول‌ها دیده نمی‌شود.
قوی‌ترین انتقاد به مقاله، از سوی شرکت متالز، یکی از شرکت‌های معدن‌کاوی در ژرف دریا، مطرح شده است. این شرکت، حامی مالی بخشی از سفرهای تحقیقاتی تیم مطالعه در سفرهای دریایی به منطقه کلاریون کلیپرتون بود، منطقه‌ای پوشیده از ندول‌های فلزی که در شرق هاوایی قرار دارد. شرکت متالز در نقدی رسمی که به صورت پیش‌انتشار دردسترس قرار گرفته، می‌گوید «اندرو سوئیتمن»، بوم‌شناس دریایی از انجمن علوم دریایی اسکاتلند و گروه همکارانش، تصویر جامعی از شواهد پشتیبانی‌کننده ارائه نداده‌اند.
در مقابل، شرکت متالز ادعا می‌کند که اکسیژن می‌تواند ناشی از حباب‌های هوای محبوس یا نشت برق در دستگاه‌های ژرف دریایی باشد که پژوهشگران از آن‌ها استفاده کرده‌اند. مایکل کلارک، زیست‌شناس دریایی و مدیر محیط‌زیست در شرکت متالز، می‌گوید: «هیچ‌کدام از شواهد ارائه‌شده توسط سوئیتمن، معتبر نیستند.»
سوئیتمن می‌گوید گروه همکاران او در حال پاسخ به نقدها هستند. او می‌افزاید: «ما چیزی برای پنهان‌کردن نداریم.»
منتقدان می‌گویند هیچ‌کدام از شواهد ارائه‌شده در مطالعه معتبر نیستند
گروه سوئیتمن برای بررسی ندول‌ها که کیلومترها زیر آب قرار دارند، یک وسیلهی نقلیه‌ای زیرآبی را به عمق اقیانوس فرستادند که دارای سه محفظه‌ی آزمایشی است و می‌تواند به طور جزئی در رسوبات کف دریا غوطه‌ور شود و نمونه‌ها را مهروموم کند. آن‌ها می‌دانستند آب دارای سطوح اکسیژن ثابتی است که از جریان‌های جنوبگان تأمین شده و به آرامی، توسط حیات کف دریا مصرف می‌شود.
اما سوئیتمن و همکارانش در طی چندین سفر دریایی در دهه گذشته، دریافتند وقتی که رسوبات به‌دام‌افتاده حاوی ندول‌ها بودند، گاهی اوقات به مدت یک یا دو روز بعد اکسیژن تولید می‌کردند. مارتا سچتو، بوم‌شناس دریایی در دانشگاه هریوت وات که پیش‌تر به سوئیتمن در استخراج نمونه‌ها کمک کرده بود، می‌گوید این موضوع آن‌ها را گیج کرده بود: «ما فقط فکر کردیم دستگاه درست کار نمی‌کند.»
اما سرانجام در یکی از سفرها، گروه پژوهشگران از روش دومی برای سنجش اکسیژن استفاده کردند و این روش، انفجار اکسیژن را به نمایش گذاشت. آن‌ها گمان نمی‌کردند که اکسیژن توسط دستگاه، در زمان فرود تولید یا جذب شده باشد. تولید اکسیژن توسط میکروب‌ها را نیز نمی‌توان به‌طور کامل رد کرد، اما پژوهشگران پس از افزودن سم به یکی از نمونه‌ها، همچنان افزایش اکسیژن را شاهد بودند. به همین دلیل، فرضیه‌ی تولید اکسیژن توسط میکروب‌ها نیز نامحتمل به نظر می‌رسید.
سپس، سال گذشته سوئیتمن ایده‌ی تازه‌ای را مطرح کرد: ندول‌های فلزی که در ساخت باتری‌ها استفاده می‌شوند، ممکن است خودشان مانند باتری عمل کنند؛ در صورتی که یون‌های فلزی در لایه‌های درون ندول‌ها مقدار کمی بار الکتریکی ایجاد کنند. پژوهشگران بعضی از ندول‌های استخراج‌شده را در آزمایشگاه، مورد سنجش قرار دادند. با وجود اینکه هیچ‌یک از آن‌ها ولتاژ موردنیاز برای تجزیه‌ی مولکول آب به هیدروژن و اکسیژن (۱٫۲۳ ولت) را تولید نکرد، همان‌طور که در گزارش‌ها عنوان شده، نشانه‌هایی از احتمال رخ‌دادن این اتفاق را مشاهده کردند.
از آن‌جایی که سوئیتمن در زمان انجام پژوهش با شرکت متالز همکاری می‌کرد، دانشمندان این شرکت به شواهد گروه پژوهشگران دسترسی داشتند. بر اساس این شواهد، سوئیتمن در مقطعی، دستگاه فرودگر را به‌عنوان آزمایش کنترل، روی سطحی غنی از ندول با محفظه‌های بسته که فقط با آب دریا پر شده بود، مستقر کرد. در طی دو روز، اکسیژن در دو عدد از سه محفظه افزایش یافته و الگویی مشابه با رسوبات حاوی ندول‌ها را در مقادیر کمتر، به نمایش گذاشت.
آزمایش کنترل انجام شد، اما فرضیه را تأیید نکرد و گزارش نشد
همچنین، زمانی که فن‌های استفاده‌شده در هر محفظه روشن شدند، سطح اکسیژن نیز افزایش یافت. شرکت متالز می‌گوید این بدان معناست که محفظه‌ها یا در مسیر فرود خود از طریق ستون آب، در حال جمع‌آوری حباب‌های اکسیژن بودند و به درستی آن‌ها را تخلیه نمی‌کردند، یا اینکه نشت الکتریسیته از فن، باعث الکترولیز شده بود. کلارک می‌گوید: «سوئیتمن آزمایش کنترل را انجام داد، اما به دلیل این که نتیجه‌ی آزمایش کنترل فرضیه‌ی او را تأیید نمی‌کرد، آن را گزارش نداد.»
اما سوئیتمن می‌گوید فقط محفظه‌ی سوم ناسازگار بود. گروه پژوهشگران آب سطح سرد را به دو محفظه‌ی دیگر نیز تزریق کردند، اما تزریق در محفظه‌ی سوم ناموفق بود و فقط آب اعماق دریا در آن باقی ماند. در محفظه‌ی سوم، سطح اکسیژن افزایش نیافت. این نشان می‌دهد که تزریق آب سطحی، مسئول افزایش اکسیژن در دو محفظه‌ی دیگر بوده است. سوئیتمن می‌گوید اگر حباب‌های هوا یا نشت الکتریسیته از فن محفظه‌ها به‌طور منظم باعث تولید اکسیژن می‌شد، توضیح اینکه چرا پژوهشگران در چندین مورد هیچ تولید اکسیژنی را اندازه‌گیری نکردند، دشوار می‌شد.
سوئیتمن همچنین به نقد دیگری از سوی شرکت متالز نیز واکنش نشان داده است. یکی از نمودارهای مقاله‌ی تولید اکسیژن، ناحیه‌ی ندول دیگری را نشان می‌دهد، اما بیان نمی‌کند که در زمان انجام اندازه‌گیری‌ها هیچ ندولی در محفظه وجود نداشت. سوئیتمن این نقد را قبول کرده است، اما می‌گوید دانه‌های فلزی منگنز موجود در رسوبات نیز می‌توانند اثری مشابه با ندول‌ها داشته باشند.
نقد مستقل دیگری نیز که ماه گذشته از سوی شرکت معدن‌کاوی آدپث منتشر شد، بر اندازه‌گیری ولتاژها تمرکز کرده است. اگرچه مقاله‌ی اکسیژن تاریک ادعا می‌کند که ولتاژ در ندول‌ها تا ۰٫۹۵ ولت می‌رسد، این رقم فقط پرشی کوتاه در یکی از ندول‌ها بوده است.
لارس کریستیان ترلیویک، مدیر ارشد پایداری و عملیات در آدپث، می‌گوید ولتاژ هیچ‌یک از ۱۱ ندول بررسی‌شده به ولتاژ لازم برای تجزیه‌ی مولکول آب نزدیک نبودند. سوئیتمن پاسخ می‌دهد الکترولیز احتمالاً به‌طور متناوب رخ می‌دهد: «ما می‌گوییم این امکان‌پذیر است.»
ولتاژ هیچ‌یک از ندول‌های بررسی‌شده به ولتاژ لازم برای تجزیه مولکول آب نزدیک نبود
به زودی، بزرگ‌ترین چالش برای ادعای کشف اکسیژن تاریک، توسط گروه دیگری منتشر خواهد شد. چند سال پیش، گروه پژوهشگرانی از پروژه اروپایی «ماینینگ امپکت دو»، چند ده آزمایش مشابه را در میدان‌های ندول انجام دادند. آن‌ها هیچ نشانه‌ای از تولید اکسیژن مشاهده نکردند، اگرچه هنوز به طور رسمی داده‌های خود را منتشر نکرده‌اند.
ماتیاس هکل، زمین‌شیمی‌دان زیستی دریایی که رهبری پروژه‌ی ماینینگ امپکت دو را بر عهده داشت، می‌گوید: «بزرگ‌ترین پرسش این است که چرا اندرو گاهی آن را دیده و ما هنوز ندیده‌ایم؟»
همچنین، هکل اشاره می‌کند که تقریباً دو دهه پیش، گروه او با استفاده از همان دستگاه‌های سوئیتمن، گمان کردند که تولید اکسیژن در کف دریا را شناسایی کرده‌اند. اما سپس، مشخص شد که حباب‌های هوا در دستگاه به دام افتاده بودند.
سوئیتمن توضح می‌دهد محفظه‌های ماینینگ امپکت دو، توسط ربات‌ها و به آرامی در جای خود قرار گرفته بودند، در حالی که گروه او دستگاه‌ها را شدیدتر فرود آورده بودند. این امر ممکن است رسوبات سطح ندول‌ها را تراشیده و تولید انفجاری اکسیژن را امکان‌پذیر کرده باشد. او می‌گوید: «نباید فکر کنیم که این ندول‌ها همیشه در حال تولید اکسیژن هستند.»
پژوهشگران دیگری نیز در حال ارزیابی نهایی هستند. آدریان گلاور، بوم‌شناس ژرف دریایی از موزه تاریخ طبیعی لندن، می‌گوید: «این نوع فراز و نشیب‌ها در مقالات، بخشی معمول از علم است.»
سوئیتمن برای بررسی‌های بیشتر، سفرهای دریایی بعدی را پیشنهاد داده است. او قصد دارد این بار تولید هیدروژن، محصول دیگری از تجزیه‌ی مولکول آب را در کف دریا تحت نظر داشته باشند. او نسبت به شک و تردیدهای پیش‌آمده دیدگاهی فلسفی دارد و می‌گوید: «می‌توانید تصور کنید که مطرح‌کردن ایده‌ی تولید اکسیژن بدون نور خورشید چقدر افراطی است؟ فکر می‌کنید ما می‌خواستیم چیزی را مطرح کنیم که این‌قدر تکان‌دهنده و نامعمول است؟»