Kartoffelgroße Metallknollen, die über den Meeresboden des Pazifischen Ozeans verstreut sind, produzieren Sauerstoff in völliger Dunkelheit und ohne die Hilfe lebender Organismen, wie neue Forschungsergebnisse zeigen.
Die Entdeckung dieses Tiefseesauerstoffs, der als „dunkler Sauerstoff“ bezeichnet wird, ist das erste Mal, dass Wissenschaftler die Erzeugung von Sauerstoff ohne die Beteiligung von Organismen beobachtet haben, und stellt unser Wissen über die Entstehung von Leben auf der Erde in Frage, sagen Forscher.
„Als wir diese Daten zum ersten Mal erhielten, dachten wir, die Sensoren seien fehlerhaft, da in jeder jemals in der Tiefsee durchgeführten Studie nur festgestellt wurde, dass Sauerstoff verbraucht und nicht produziert wird“, sagte der Hauptautor der Studie, Andrew Sweetman, Professor und Leiter der Meeresbodenökologie sagte die Biogeochemie-Forschungsgruppe der Scottish Association for Marine Science (SAMS) in einer Erklärung. Aber als die Instrumente immer wieder die gleichen Ergebnisse zeigten, wussten Sweetman und seine Kollegen, dass sie „etwas Bahnbrechendes und Unvorstellbares entdeckt hatten“, sagte er.
Die Ergebnisse, die am Montag (22. Juli) in der Fachzeitschrift Nature Geoscience veröffentlicht wurden, legen nahe, dass kleine Metallknollen, die in der Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) im Nordpazifik gefunden wurden, Sauerstoff durch Meerwasserelektrolyse produzieren, bei der Meerwasser in Gegenwart von Sauerstoff in Sauerstoff und Wasserstoff aufgespalten wird elektrische Ladung. Diese Ladung könnte von der Differenz im elektrischen Potential zwischen den Metallionen innerhalb der Knötchen herrühren, was laut der Studie zu einer Umverteilung der Elektronen führt.
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Sogenannte polymetallische Knötchen kommen häufig in den Tiefseeebenen vor, das sind flache Regionen des Meeresbodens zwischen 10.000 und 20.000 Fuß (3.000 bis 6.000 m) unter der Meeresoberfläche. Diese Knötchen enthalten hauptsächlich Eisen- und Manganoxide, aber auch Metalle wie Kobalt, Nickel und Lithium sowie Seltenerdelemente wie Cer, die wesentliche Bestandteile der Elektronik und kohlenstoffarmer Technologien sind.
Sweetman und seine Kollegen wollten ursprünglich die möglichen Auswirkungen des Abbaus polymetallischer Knollen auf das Meeresbodenökosystem in der CCZ untersuchen, einer Tiefseeebene, die sich über 1,7 Millionen Quadratmeilen (4,5 Millionen Quadratkilometer) zwischen Hawaii und Mexiko erstreckt. Im Rahmen dieser Bewertung maß das Team Änderungen der Sauerstoffkonzentrationen mithilfe spezieller Versuchskammern an mehreren Standorten. Typischerweise nimmt der Sauerstoffgehalt ab, je tiefer Wissenschaftler in den Ozean blicken, da weniger Licht verfügbar ist, was bedeutet, dass es weniger photosynthetische Organismen und damit eine geringere Sauerstoffproduktion gibt. Doch statt des erwarteten Sauerstoffrückgangs zeigten die Daten stetige Emissionen aus dem Meeresboden.
Die Entdeckung von dunklem Sauerstoff 13.000 Fuß (4.000 m) unter den Wellen, wo kein Licht eindringen kann, stellt die Annahme der Wissenschaftler in Frage, dass der Sauerstoff der Erde nur auf natürliche Weise durch Photosynthese (und durch die Oxidation von Ammoniak) erzeugt wird, was jedoch zu winzigen Mengen führt, die sofort verbraucht werden ). Das wiederum wirft neue Fragen über den Ursprung des Lebens auf der Erde vor etwa 3,7 Milliarden Jahren auf, sagte Sweetman.
„Damit aerobes Leben auf dem Planeten entstehen kann, muss Sauerstoff vorhanden sein, und wir gehen davon aus, dass die Sauerstoffversorgung der Erde mit photosynthetischen Organismen begann“, sagte er. „Aber wir wissen jetzt, dass in der Tiefsee, wo es kein Licht gibt, Sauerstoff produziert wird. Ich denke, wir müssen uns daher erneut mit Fragen befassen wie: Wo könnte das aerobe Leben begonnen haben?“
Die Ergebnisse werfen auch neue Bedenken hinsichtlich des möglichen Abbaus polymetallischer Knollen auf, die eine lebenswichtige Sauerstoffquelle für Tiefseeökosysteme darstellen könnten, sagte Sweetman.
„Durch diese Entdeckung haben wir viele unbeantwortete Fragen aufgeworfen, und ich denke, wir müssen viel darüber nachdenken, wie wir diese Module abbauen, bei denen es sich im Grunde um Batterien in einem Felsen handelt.“
