Waarom de ontdekking van donkere zuurstof zo belangrijk is

In 2013 observeerde een team van oceanografen die langs de zeebodem van de Stille Oceaan werkten een onverwachte stijging van opgeloste zuurstof op diepten waar zonlicht niet kan binnendringen. Deze anomalie duidde op een voorheen onbekende zuurstofbron.

Andrew K. Sweetman van de Scottish Association of Marine Science (SAMS) trok de metingen zo intens in twijfel dat hij de sensoren van de expeditie terugstuurde naar de fabrikant voor herkalibratie. Nadat het bedrijf had bevestigd dat de instrumenten correct functioneerden, repliceerde Sweetman de metingen in het veld en behaalde dezelfde resultaten.

Het team beweert nu dat polymetaalknollen – clusters van mangaan, kobalt, nikkel en andere metalen ter grootte van een aardappel – op de oceaanbodem de boosdoener zijn. Onder laboratoriumomstandigheden genereert de ongelijkmatige verdeling van metalen in deze knobbeltjes elektrische spanningen die sterk genoeg zijn om watermoleculen te splitsen in waterstof en zuurstof, zelfs in volledige duisternis.

Deze bevindingen zijn in juli 2024 gepubliceerd in het tijdschrift NatureGeoscience . Indien gevalideerd zou de ontdekking ons begrip kunnen verbeteren van hoe de oceanen op aarde zuurstofrijk werden en wanneer aëroob leven voor het eerst ontstond.

Hoe donkere zuurstof kan worden geproduceerd

De waarnemingen zijn gedaan in de Clarion-Clipperton Zone, een uitgestrekt gebied van 1,7 miljoen vierkante kilometer tussen Hawaï en Mexico dat rijk is aan polymetallische knobbeltjes.

Door individuele knobbeltjes te verzamelen en te onderzoeken, ontdekten de onderzoekers aanzienlijke spanningsverschillen over hun oppervlakken, veroorzaakt door de ongelijke verdeling van metaalionen. Ze veronderstellen dat deze potentiaalverschillen een vorm van zeewaterelektrolyse mogelijk maken, waarbij water in waterstof en zuurstof wordt gescheiden en de verrassende zuurstofmetingen worden verklaard.

Gespecialiseerde benthische kamers werden ingezet om delen van de zeebodem te isoleren en de zuurstofconcentraties te monitoren. Onder typische omstandigheden neemt de zuurstof in dergelijke kamers af naarmate mariene organismen het consumeren. In plaats daarvan registreerde het team van Sweetman een gestage stijging, wat wijst op een onbekende bron van zuurstofproductie.

Het debat over donkere zuurstof en diepzeemijnbouw

De conclusies van Sweetman hebben de toekomst van de oceaanbodem onder intensief toezicht geplaatst. Dezelfde knobbeltjes die mogelijk zuurstof genereren, bevatten ook metalen die gewaardeerd worden voor lithium-ionbatterijen, wat de belangstelling wekt van bedrijven als TheMetalsCompany, die de expeditie sponsorde.

Na de publicatie bracht TheMetalsCompany een scherp weerwoord uit, waarbij de beweringen als ongefundeerd werden bestempeld en werd gesuggereerd dat apparatuurfouten of waterbewegingen de zuurstofafwijkingen zouden kunnen verklaren. Sweetman beweert dat de methodologie deugdelijk is en dat doorgaan met grootschalige mijnbouw zonder een volledig begrip van deze ecosystemen voorbarig zou zijn.

De inzet is hoog:het bevestigen van donkere zuurstof zou de theorieën over de vroege biochemie van de aarde hervormen, terwijl het vooruitzicht van commercieel levensvatbare diepzeemijnbouw afhangt van de vraag of deze knobbeltjes kunnen worden geoogst zonder de potentiële zuurstofproductie te verstoren.