يكشف اكتشاف الصدمة أن عقيدات أعماق البحار هي مصدر للأكسجين

تُعد العقيدات المعدنية المنتشرة عبر قاع البحر في المحيطين الهندي والهادئ مصدرًا للأكسجين للحياة البحرية القريبة، وهو اكتشاف قد يقلب فهمنا لأعماق المحيط رأسًا على عقب.

وتنتشر السهول السحيقة في بعض المناطق مع عقيدات بحجم حبة البطاطس مليئة بالكوبالت والمنغنيز والنيكل الثمينة، وهي هدف لنشاط التعدين في أعماق البحار.

لاحظ أندرو سويتمان ـ من الجمعية الاسكتلندية لعلوم البحار في أوبان بالمملكة المتحدة ـ شيئًا غريبًا لأول مرة بشأن مناطق المحيط هذه في عام 2013، أثناء إجراء بحث في منطقة كلاريون-كليبرتون، وهي جزء غني بالعقيدات في المحيط الهادئ.

كان سويتمان وزملاؤه يرسلون آلات إلى قاع المحيط لإغلاق مساحة تبلغ 22 سنتيمترًا مربعًا من قاع البحر وقياس تدفق الأكسجين فيها. وبدلاً من انخفاض محتوى الأكسجين في الأقسام التي تم رصدها، أشارت البيانات إلى أنه آخذ في الازدياد.

ولكن بدون أي حياة نباتية ملحوظة، لم يكن هذا منطقيًا، كما يقول سويتمان. ويقول: “لقد تعلمت منذ سن مبكرة جدًا أن النظم البيئية المؤكسدة لا يمكن تحقيقها إلا من خلال عملية التمثيل الضوئي”. وكان استنتاجه أن الآلة التي كان يستخدمها كانت معيبة. يقول: “لقد تجاهلت البيانات حرفيًا”.

بعد ذلك، في عام 2021، كان سويتمان في رحلة بحثية أخرى في المحيط الهادئ وعادت الآلات إلى النتيجة نفسها، وهي زيادة مستويات الأكسجين في قاع البحر. باستخدام نهج قياس مختلف أسفرت عن نفس النتيجة.

يقول سويتمان: “لقد شهدنا نفس إنتاج الأكسجين في مجموعتي البيانات المختلفتين”. “وفجأة أدركت أنني على مدى السنوات الثماني أو التسع الماضية كنت أتجاهل هذه العملية الرائدة بشكل كبير.”

واستنتج هو وزملاؤه أن العقيدات المعدنية تلعب دورًا في رفع مستويات الأكسجين في أعماق البحار. استبعدت الاختبارات المعملية، التي تضمنت تسميم الرواسب والعقيدات، وجود ميكروبات منتجة للأكسجين.

بدلًا من ذلك، يقول سويتمان إن المواد الموجودة في العقيدات تعمل بمثابة “بطارية جغرافية”، حيث تولد تيارًا كهربائيًا يقسم مياه البحر إلى هيدروجين وأكسجين. ويقول: “يتم استخراج هذه العقيدات لأن هناك كل ما تحتاجه لصنع بطارية سيارة كهربائية”. “ماذا لو كانت تعمل كبطاريات جغرافية طبيعية بمفردها؟”

يمكن لكل عقدة أن تنتج ما يصل إلى 1 فولت من الجهد الكهربائي، هذا ما اكتشفه الفريق من خلال فحص الصخور. إذا تم تجميع الصخور معًا لتوحيد القوى، فسيكون هناك ما يكفي من الجهد لتقسيم مياه البحر إلى هيدروجين وأكسجين عن طريق التحليل الكهربائي، وهو ما يفسر ارتفاع مستويات الأكسجين.

يقول سويتمان: “من المحتمل أننا اكتشفنا مصدرًا طبيعيًا جديدًا للأكسجين”. “لا أعلم مدى انتشار ذلك في الزمان والمكان. لكن هذا شيء مثير للاهتمام للغاية.”

هناك العديد من الأسئلة المعلقة. على سبيل المثال، يظل مصدر الطاقة المولدة للتيار الكهربائي لغزا. ومن غير الواضح أيضًا ما إذا كان التفاعل يحدث بشكل مستمر، وتحت أي ظروف والمساهمة التي يلعبها هذا الأكسجين في الحفاظ على النظم البيئية المحيطة. يقول سويتمان: “ليس لدينا كل المعلومات حتى الآن، ولكننا نعلم أن ذلك يحدث”.

في بيئات أعماق البحار الخالية من ضوء الشمس والنباتات، تحصل بعض أشكال الحياة على طاقتها من المواد الكيميائية التي تنطلق من قاع البحر في الفتحات الحرارية المائية. ويعتقد بعض العلماء أن الحياة على الأرض ظهرت لأول مرة في هذه الفتحات، لكن هذه الكائنات المبكرة كانت بحاجة إلى مصدر للأكسجين لصنع الطعام من مركبات غير عضوية. يقول سويتمان إن النتائج تثير احتمال أن تكون العقيدات هي مصدر الأكسجين الذي يساعد على بدء الحياة.

يقول دونالد كانفيلد من جامعة جنوب الدنمارك إن هذا التفسير قد يكون مبالغًا فيه. ويشير إلى أن الأكسجين ضروري لإنتاج أكسيد المنغنيز الموجود في العقيدات. ويقول: “إن عملية التمثيل الضوئي الأكسجيني شرط أساسي لإنتاجها”. “ولهذا السبب، فإن إنتاج الأكسجين بواسطة العقيدات لا يمثل نوعًا بديلاً لإنتاج الأكسجين يمكن معادلته بعملية التمثيل الضوئي الأكسجيني. ومن المستبعد جدًا أن يكونوا قد لعبوا دورًا في أكسجة الكوكب.

ومع ذلك، تقول روث بليك من جامعة ييل إن فكرة إنتاج الأكسجين في أعماق المحيطات لا تزال “مثيرة” وتتطلب المزيد من البحث في هذه الظاهرة وتأثيرها المحتمل على النظم البيئية في أعماق المحيطات.

تم تمويل دراسة سويتمان جزئيًا من قبل شركة المعادن (TMC)، وهي شركة تعدين في أعماق البحار تتطلع إلى حصاد العقيدات المعدنية في منطقة كلاريون كليبرتون. ردًا على الدراسة، قال باتريك داونز من TMC إن لديه “تحفظات جدية” بشأن النتائج، مضيفًا أن تحليله الخاص يشير إلى أن نتائج سويتمان ترجع إلى تلوث الأكسجين من مصادر خارجية. وقال داونز في بيان لـ “سنكتب مقالة دحضية”. عالم جديد.

ومع ذلك، فمن المرجح أن تعزز النتائج الدعوات المطالبة بحظر التعدين في أعماق البحار، وهو الموقف الذي يدعمه العديد من علماء المحيطات الذين يقولون إن فهمنا لهذه المناطق لا يزال في طور التطور. يقول بول داندو، من جمعية الأحياء البحرية في المملكة المتحدة، إن البحث يعزز وجهة نظر علماء أعماق البحار “بأنه لا ينبغي القيام بأي تعدين حتى نفهم بيئة حقول العقيدات هذه”.

يقول سويتمان إن النتائج التي توصل إليها ليست بالضرورة “المسمار في نعش” التعدين في أعماق البحار، ولكنها قد تقيد الاستخراج في المواقع التي يكون فيها إنتاج الأكسجين منخفضًا. ويقول إن هناك حاجة أيضًا إلى مزيد من الأبحاث لدراسة تأثير الرواسب الناتجة عن عملية التعدين على إنتاج الأكسجين.