Spochybňuje vznik života i ťažbu minerálov.
Zdroj: GEOMAR.
Vedci zistili, že na dne oceánu vzniká kyslík. Pretože sa to deje v temnote, kam nikdy neprenikne svetlo, hovoria tomu „temný kyslík“. Objav podľa autorov novej štúdie naznačuje, že je potrebné zamyslieť sa nad tým, či moderný život na Zemi nemohol vzniknúť inak, než sa píše v učebniciach.
Keď sa spomenie vznik kyslíka, tak asi každého napadne fotosyntéza. Plyn nutný pre súčasnú podobu života na Zemi naozaj vzniká prirodzene predovšetkým týmto spôsobom, ale vedci teraz opísali ďalší proces: kyslík môže vznikať z kovových minerálov na dne oceánu.
Môže to vyznieť len ako drobnosť, ale podľa mnohých expertov môže mať tento objav ďalekosiahle dôsledky. Napríklad ponúka nové teórie o pôvode života na našej planéte. Spochybňuje totiž dlhoročné predpoklady, že kyslík na Zemi vytvárajú iba fotosyntetické organizmy, ako sú rastliny a riasy.
Životodarný plyn môže vznikať i na morskom dne, v hĺbke pod štyritisíc metrov, kam neprenikne jediný lúč slnečného svetla. Čo znamená, že môže podporovať morské živočíchy dýchajúce kyslík, ktoré žijú v úplnej temnote. Vedci to opísali v odbornom časopise Nature Geoscience.
Za týmto potenciálne prelomovým objavom stojí škótsky bádateľ Andrew Sweetman, ktorý na „temný kyslík“ narazil priamo v teréne, počas výskumu v Tichom oceáne. Američan Franz Geiger potom už v laboratóriu uskutočnil elektrochemické experimenty, ktoré vysvetľujú, ako proces prebieha a na akých princípoch funguje.
Hlbokomorská ťažba má ďalší problém
Ako vznikol život, je otázka, na ktorú hľadajú odpoveď celé generácie vedcov v mnohých odboroch. Nie je len čisto vedecká, má dopad i na vnímanie človeka, organizované náboženstvá, a teda i celej spoločnosti.
„Aby mohol na planéte vzniknúť aeróbny (kyslík dýchajúci) život, musel tu byť kyslík. Podľa našich poznatkov začali na Zemi kyslíkom atmosféru zásobovať až fotosyntetické organizmy,“ zhrnul Sweetman. „Teraz ale vieme, že kyslík vzniká i v morských hlbinách, kde nie je svetlo. Myslím, že sa preto musíme opäť zaoberať otázkou, kde a ako vznikol aeróbny život.“
Jadrom jeho objavu sú takzvané polymetalické konkrécie. Ide o prírodné ložiská minerálov, ktoré sa vytvárajú na dne oceánov. Ide o zmes rôznych minerálov a ich veľkosť sa pohybuje medzi drobnými čiastočkami a priemerným zemiakom.
„Polymetalické konkrécie, ktoré produkujú tento kyslík, obsahujú kovy, ako je kobalt, nikel, meď, lítium a mangán, čo sú všetko dôležité prvky používané v batériách,“ vysvetľuje Geiger.
Tým sú tieto materiály veľmi zaujímavé pre priemysel a o ich hlbokomorskej ťažbe sa už mnoho rokov intenzívne diskutuje. Okrem iného je táto téma zaujímavá i pre Česko: ako jedna z mála krajín sveta má totiž koncesiu na ťažbu, v konzorciu s niekoľkými ďalšími štátmi vrátane Ruska. Je tiež členom Rady Medzinárodného úradu pre morské dno, ktorý rozhoduje o udelení práva na ťažbu.
Už v minulosti viacero expertov pred hlbokomorskou ťažbou varovalo, pretože by mohla narušiť ekosystémy, o ktorých prakticky nič nevieme, a nepoznáme teda ani dopady na ďalšie prepojené systémy. Nový výskum tieto varovania len zosilňuje.
„Niekoľko veľkých ťažobných spoločností sa teraz snaží tieto vzácne prvky ťažiť z morského dna v hĺbke tri až šesťtisíc metrov pod hladinou. Musíme prehodnotiť spôsob ťažby týchto materiálov, aby sme nevyčerpali zdroj kyslíka pre hlbokomorský život,“ zdôrazňuje Geiger, ktorý je profesorom chémie na Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences.
Toto nie je omyl
Sweetman na objav narazil, keď odoberal vzorky z morského dna v takzvanej Clarion-Clippertonovej zóne, čo je hornatý podmorský chrbát pozdĺž morského dna, ktorý sa tiahne pozdĺž severovýchodnej časti Tichého oceánu. Práve táto zóna je miestom, kde chce konzorcium, ktorého dvadsať percent vlastní Česko, vzácne minerály ťažiť. Keď Sweetmanov tím zmeral koncentráciu kyslíka v tejto oblasti, nechal znovu skontrolovať prístroje. Namerané údaje totiž nedávali vôbec zmysel a najpravdepodobnejším vysvetlením bolo, že meracie zariadenie je pokazené.
Lenže to sa nepotvrdilo.
„Keď sme po prvý raz získali tieto údaje, mysleli sme si, že senzory sú chybné, pretože všetky štúdie, ktoré kedy boli v hlbokom mori uskutočnené, zaznamenali len spotrebu kyslíka, ale nie jeho tvorbu,“ opisuje Sweetman. „Vrátili sme sa domov a opäť kalibrovali senzory, ale tieto podivné údaje o kyslíku sa potom objavili znovu. „Rozhodli sme sa pre náhradnú metódu, ktorá fungovala inak než senzory, ktoré sme používali. Keď obe metódy priniesli rovnaké výsledky, pochopili sme, že sme prišli na niečo prevratné a netušené.“
Prírodné baterky na dne oceánu
Na podivné dáta narážal Sweetmanov tím takmer desať rokov a nemal pre ne vysvetlenie. Až v lete v roku 2023 Sweetman kontaktoval spomenutého Franza Geigera, aby s ním prebral možné vysvetlenia tohto prapodivného zdroja kyslíka.
Geiger sa kovovým minerálom a ich interakcii s morskou vedou venuje dlhodobo, už dávnejšie napríklad zistil, že rez v kombinácii so slanou vodou môže generovať elektrinu. Vedca zaujímalo, či vyššie opísané polymetalické konkrécie v hlbinách oceánu môžu vytvoriť toľko elektriny, aby mohol vznikať kyslík. Táto chemická reakcia je súčasťou procesu nazývaného elektrolýza morskej vody, pričom sa z atómu kyslíka vo vode vytrhávajú elektróny.
Našťastie mal Sweetman k dispozícii vzorky odobrané z morského dna, ktoré sa dali otestovať. Ukázalo sa, že k rozbitiu morskej vody stačí len 1,5 voltu, čo je rovnaké napätie ako v typickej tužkovej batérii. Na povrchu jednotlivých konkrécií pritom vedci namerali napätie až 0,95 voltu. To síce samo o sebe ešte k spusteniu výroby kyslíka z morskej vody nestačí, ale keď sa viacero podobných konkrécií zoskupí dohromady, môže byť napätie omnoho významnejšie. Autori práce to prirovnávajú k zapojeniu batérií do série.
„Zdá sa, že sme objavili prírodnú geobatériu,“ komentuje výsledky Geiger. „Tieto geobatérie sú základom pre možné vysvetlenie tvorby temného kyslíka v oceáne.“
Nový argument pre ochranu morského dna
Podľa vedcov, ktorí sa na tomto výskume nepodieľali, sú výsledky nesmierne zaujímavé a dôkazy presvedčivé. Beth Orcuttová z Bigelow Laboratory for Ocean Sciences v Maine uviedla pre stanicu CNN, že štúdia rozhodne spochybňuje „tradičnú paradigmu kolobehu kyslíka v hlbokých moriach“. Tím ale poskytol „dostatok podporných údajov, ktoré tieto pozorovania vysvetľujú“, uviedla.
Rovnaký názor mal i Craig Smith, emeritný profesor oceánografie na Havajskej univerzite v Mānoe, podľa ktorého je hypotéza geobatérie rozumným vysvetlením vzniku temného kyslíka.
„Rovnako ako pri každom novom objave ale môžu samozrejme existovať i alternatívne vysvetlenia,“ upozornil pre CNN. „Regionálny význam takej tvorby temného kyslíka nie je možné vzhľadom k obmedzenej povahe tejto štúdie úplne posúdiť, ale naznačuje to potenciálne nedocenenú ekosystémovú funkciu mangánových konkrécií na dne hlbokých morí,“ dodal Smith.
Podľa autorov práce by výsledky ich objavu mali vziať do úvahy i ťažiari, ešte predtým, než pošlú do hlbín stroje, ktoré prostredie nenávratne zničia. Polymetalické konkrécie sú v súčasnosti jedným z potenciálne najzaujímavejších zdrojov vzácnych kovov, ktoré v podstate môžu vyriešiť prechod na „zelenú ekonomiku“. Vďaka nim by bolo možné po desiatky rokov vyrábať batérie a ďalšie komponenty pre obnoviteľné zdroje. Ľudstvo by tak síce na čas vymenilo závislosť na fosílnych zdrojoch za závislosť na vzácnych mineráloch, ale pokiaľ by za ten čas zdokonalilo proces recyklácie, bolo by to riešenie dekarbonizácie.
Podľa Geigera je ale dôležité zamyslieť sa nad tým, či tak ľudstvo nespôsobí väčšie škody. Nie je to podľa neho len nejaké odhadovanie budúcich problémov – vychádza z toho, ako dopadla pokusná hlbokomorská ťažba v osemdesiatych rokoch dvadsiateho storočia.
„V rokoch 2016 a 2017 morskí biológovia navštívili lokality, kde sa ťažilo v 80. rokoch minulého storočia, a zistili, že sa tam neobnovili ani baktérie,“ zdôraznil.
„V neťažených oblastiach ale morský život naopak prekvital. Prečo také mŕtve zóny pretrvávajú po celé desaťročia, sa zatiaľ nevie. Kladie to ale veľký výkričník na stratégiu ťažby na morskom dne, pretože rozmanitosť fauny oceánskeho dna v oblastiach bohatých na konkrécie je vyšší než v najrozmanitejších tropických dažďových lesoch,“ zakončuje vedec svoje varovanie.
Autor: Tomáš Karlík.
Zdroj: ČT24, NOAA, CNN, Northwestern University, Nature Geoscience, 23. 7. 2024.