„Temný kyslík“ z hlbín zaskočil vedcov

Spochybňuje vznik života i ťažbu mi­ne­rá­lov.

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.