Kei, kleur, VS:Zeldzame metalen elementen gevonden in klompen op de diepzeebodem blijven op mysterieuze wijze onbedekt ondanks het stuifzand en sediment vele mijlen onder de zee. Wetenschappers denken nu te weten waarom, en het zou belangrijke implicaties kunnen hebben voor de winning van deze metalen terwijl de vreemde fauna op de bodem van de oceaan in stand wordt gehouden.

De groei van deze diepzeeknollen - metalen brokken mangaan, ijzer, en andere metalen die in alle grote oceaanbekkens worden aangetroffen, is een van de langzaamste bekende geologische processen. Deze geringde concreties, die potentiële bronnen zijn van zeldzame aardmetalen en andere kritieke elementen, groeien gemiddeld slechts 10 tot 20 millimeter per miljoen jaar. Maar in een van de meest blijvende mysteries van de aardwetenschappen, ze slagen er op de een of andere manier in om te voorkomen dat ze worden begraven door sediment, ondanks hun locaties in gebieden waar klei zich minstens 100 keer sneller ophoopt dan de knobbeltjes groeien.

Inzicht in hoe deze agglomeraties van metalen op de open zeebodem blijven, zou geowetenschappers kunnen helpen om advies te geven over toegang tot deze metalen voor industrieel gebruik. Een nieuwe studie die deze maand is gepubliceerd in Geologie zal wetenschappers helpen dit proces beter te begrijpen.

"Het is belangrijk dat elke winning van deze hulpbronnen wordt gedaan op een manier die de kwetsbare diepzee-omgevingen waarin ze worden gevonden, behoudt, " zei hoofdauteur Adriana Dutkiewicz, een ARC Future Fellow in de School of Geosciences aan de Universiteit van Sydney.

Zeldzame aarde en andere kritieke elementen zijn essentieel voor de ontwikkeling van technologieën die nodig zijn voor koolstofarme economieën. Ze zullen een steeds belangrijkere rol spelen voor de volgende generatie zonnecellen, efficiënte windturbines, en oplaadbare batterijen die de duurzame energierevolutie zullen aandrijven.

Het raadsel oplossen

Van schurende bodemstromingen tot gravende dieren, onderzoekers hebben een aantal mechanismen voorgesteld om dit raadsel te verklaren. Maar het oplossen ervan hangt af van een beter begrip van waar de knobbeltjes zich bevinden en de omgevingsomstandigheden die daar heersen. Nu is een wereldwijde studie gepubliceerd in Geologie gebruikt voorspellende machine learning om te onderzoeken welke factoren de locatie van polymetallische knobbeltjes bepalen. De resultaten bieden nieuwe inzichten om de diepzee-exploratie van mineralen en de regulering ervan te informeren.

"De International Seabed Authority bereidt momenteel nieuwe milieuregels voor om diepzeemijnbouw te regelen, " Dr. Dutkiewicz zei. "Onze analyse vertegenwoordigt een wereldwijde, gegevensgestuurde synthese om dit beleid en diepzeemilieubeheer onpartijdig te informeren."

Dr. Dutkiewicz en co-auteurs Dr. Alexander Judge en professor Dietmar Müller combineerden open-access data voor duizenden polymetallische knobbeltjes met globale datasets van belangrijke omgevingsparameters om een ​​machine learning-model te creëren dat de factoren rangschikt die de locatie van knobbeltjes bepalen. De resulterende kaart voorspelt waar polymetallische knobbeltjes het meest waarschijnlijk voorkomen.

De auteurs waren verrast toen ze ontdekten dat de knobbeltjes wereldwijd voorkomen in regio's waar de bodemstroomsnelheden veel te laag zijn om sediment te verwijderen. In plaats daarvan, de knobbeltjes worden geassocieerd met zeebodemfauna.

"Organismen zoals zeesterren, octopoden en weekdieren lijken de knobbeltjes op het zeebodemoppervlak te houden door te foerageren, graven en opnemen van sediment op en om hen heen, "Zei Dr. Dutkiewicz. "Hoewel deze organismen in relatief lage concentraties voorkomen op de abyssale zeebodem, ze zijn nog steeds overvloedig genoeg om de ophoping van sediment lokaal te beïnvloeden."

Dit inzicht wordt ondersteund door directe zeebodemobservaties van knobbelvelden door onafhankelijke studies. "Onze conclusie is dat diepzee-ecosystemen en knobbeltjes onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn, " zei Dr. Dutkiewicz.

De onderzoeksresultaten suggereren ook dat de regio's waar knobbeltjes het meest waarschijnlijk voorkomen, uitgebreider zijn dan eerder werd aangenomen en uitgestrekte gebieden omvatten die nog moeten worden verkend - bevindingen met belangrijke industriële en instandhoudingsimplicaties.

"Onze kaart markeert regio's die economisch belangrijk kunnen zijn, "Dr. Dutkiewicz zei:"maar vestigt tegelijkertijd de aandacht op delen van de zeebodem die mogelijk hotspots zijn voor diverse diepzee-organismen waar we weinig over weten."

Omdat de door de onderzoekers gebruikte technieken kunnen worden aangepast om andere kenmerken van de zeebodem te onderzoeken, deze benadering - evenals de conclusie dat er een duidelijke "symbiose" is tussen de diepzeefauna en de knobbeltjes - zou ook implicaties kunnen hebben voor toekomstig onderzoek naar biodiversiteit.

"Uitgestrekte gebieden van de diepzee zijn onontgonnen, "Dr. Dutkiewicz zei:"Dus de gevolgen van knollenmijnbouw voor diepzee-ecosystemen moeten zorgvuldig worden geëvalueerd."