Растения и водоросли, возможно, не единственные производители кислорода на нашей планете
Случайное научное открытие, сделанное на дне Тихого океана, может изменить понимание жизни на Земле. Исследователи из Шотландской ассоциации морских наук (SAMS) обнаружили «электрические камни», производящие кислород, на глубине 4 000 метров под поверхностью океана, бросая вызов давнему убеждению, что фотосинтезирующие организмы являются единственными «производителями» кислорода на планете.
Кислород присутствует почти везде, куда бы мы ни посмотрели, но до сих пор ученые связывали его производство только с двумя типами организмов: растениями и водорослями. Поскольку эти организмы преобразуют свет в пищу посредством фотосинтеза, они выделяют кислород, поддерживая обмен углекислого газа на кислород, на который полагаются остальные организмы Земли.
Идея о том, что только растения и водоросли могут обеспечивать кислород, дает ученым четкое ограничение, на основе которого они могут строить другие теории, в том числе те, которые пытаются объяснить происхождение аэробной жизни.
Открытие SAMS в глубоком океане может усложнить некоторые из этих теорий. В статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience, исследователи описывают ряд полиметаллических конкреций, то есть горных пород, состоящих из нескольких металлов, производящих кислород на дне Тихого океана. Исследователи полагают, что конкреции достигают этого посредством электролиза морской воды или процесса, посредством которого небольшой электрический ток расщепляет морскую воду на водород и кислород.
Эндрю Свитман, руководитель отдела экологии и биогеохимии морского дна SAMS и автор статьи, не планировал менять историю происхождения кислорода. Вместо этого он руководил долгосрочным исследованием последствий глубоководной добычи полезных ископаемых в зоне Кларион-Клиппертон, богатой минералами части Тихого океана. В течение 10-летнего исследования его команда неоднократно наблюдала повышенную концентрацию кислорода на своих глубоководных датчиках. Первоначально они думали, что эти показания ошибочны.
«Когда мы впервые получили эти данные, мы подумали, что датчики неисправны, потому что каждое исследование, когда-либо проводившееся в глубоком море, показывало, что кислород только потребляется, а не производится», — говорит Эндрю Свитман. «Мы перекалибровывали датчики, но в течение 10 лет эти странные показания кислорода продолжали появляться. Мы решили использовать резервный метод, который работал иначе, чем датчики, которые мы использовали, и когда оба метода показали один и тот же результат, мы поняли, что находимся на пути к чему-то неизвестному».
Ученые подтвердили, что конкреции на дне океана содержат кобальт, никель, медь, литий и марганец — проводящие минералы, часто используемые в аккумуляторах. Когда эти минералы взаимодействуют с морской водой, они могут генерировать электричество, что приводит к электролизу морской воды.
Дальнейшее исследование показало, что на поверхности некоторых отдельных конкреций выделяется 0,95 вольта электричества. Хотя для электролиза морской воды требуется 1,5 вольта, ученые считают, что скопления конкреций могут давать достаточно электричества для расщепления водорода и кислорода.
«Открытие производства кислорода нефотосинтетическим процессом требует от нас переосмысления того, как могла зародиться эволюция сложной жизни на планете», — сказал Эндрю Свитман. «Обычно считается, что кислород впервые был произведен около трех миллиардов лет назад древними микробами, называемыми цианобактериями, а после этого произошло постепенное развитие сложной жизни. Возможность существования альтернативного источника требует от нас радикального переосмысления».