Ahora sabemos que se produce oxígeno en las profundidades del mar, donde no hay luz
Un equipo internacional de investigadores, incluido un químico de la Universidad Northwestern, ha descubierto que los minerales metálicos del fondo del océano profundo producen oxígeno, a 13.000 pies bajo la superficie (4.000 metros).
El sorprendente descubrimiento desafía las arraigadas suposiciones de que sólo los organismos fotosintéticos, como las plantas y las algas, generan el oxígeno de la Tierra. Pero el nuevo hallazgo muestra que podría haber otra manera.
Parece que también se puede producir oxígeno en el fondo marino, donde la luz no puede penetrar, para sustentar la vida marina que respira oxígeno (aeróbica) y vive en completa oscuridad.
Andrew Sweetman, de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas (SAMS), hizo el descubrimiento del "oxígeno oscuro" mientras realizaba un trabajo de campo desde un barco en el Océano Pacífico. Franz Geiger de Northwestern dirigió los experimentos de electroquímica, que potencialmente explican el hallazgo.
Imagen derecha: Nódulos polimetálicos recolectados del fondo del océano se encuentran en agua de mar simulada en el laboratorio del químico Franz Geiger en la Universidad Northwestern. Crédito: Franz Geiger/Universidad Northwestern
"Para que comenzara la vida aeróbica en el planeta, tenía que haber oxígeno, y hemos entendido que el suministro de oxígeno de la Tierra comenzó con organismos fotosintéticos", dijo Sweetman, quien dirige el grupo de investigación de Biogeoquímica y Ecología del Fondo Marino en SAMS. "Pero ahora sabemos que se produce oxígeno en las profundidades del mar, donde no hay luz. Creo que, por lo tanto, debemos reconsiderar preguntas como: ¿Dónde pudo haber comenzado la vida aeróbica?"
Los nódulos polimetálicos (depósitos minerales naturales que se forman en el fondo del océano) se encuentran en el centro del descubrimiento. Una mezcla de varios minerales, los nódulos miden entre partículas diminutas y el tamaño promedio de una patata.
"Los nódulos polimetálicos que producen este oxígeno contienen metales como cobalto, níquel, cobre, litio y manganeso, todos ellos elementos críticos utilizados en las baterías", dijo Geiger, coautor del estudio.
"Varias empresas mineras a gran escala pretenden extraer estos preciosos elementos del fondo marino a profundidades de entre 10.000 y 20.000 pies bajo la superficie. Necesitamos repensar cómo extraer estos materiales, para no agotar la fuente de oxígeno para la vida en las profundidades marinas".
Imagen derecha: Nódulos polimetálicos, recolectados del fondo del océano, se encuentran en agua de mar simulada en el laboratorio del químico Franz Geiger en la Universidad Northwestern. Los electrodos de platino miden los voltajes de los nódulos. Crédito: Camille Bridgewater/Northwestern University
'Algo innovador e impensado'
Sweetman hizo el descubrimiento mientras tomaba muestras del fondo marino de la Zona Clarion-Clipperton, una cresta submarina montañosa a lo largo del fondo marino que se extiende casi 4.500 millas a lo largo del cuadrante noreste del Océano Pacífico. Cuando su equipo detectó inicialmente oxígeno, asumió que el equipo debía estar roto.
"Cuando obtuvimos estos datos por primera vez, pensamos que los sensores estaban defectuosos porque cada estudio realizado en las profundidades del mar sólo había visto que se consumía oxígeno en lugar de producirlo", dijo Sweetman. "Llegábamos a casa y recalibramos los sensores, pero, en el transcurso de 10 años, seguían apareciendo estas extrañas lecturas de oxígeno".
"Decidimos adoptar un método de respaldo que funcionaba de manera diferente a los sensores optódicos que estábamos usando. Cuando ambos métodos arrojaron el mismo resultado, supimos que estábamos ante algo innovador e impensado".
'Geobaterías' ocultas en juego
En el verano de 2023, Sweetman se puso en contacto con Geiger para discutir posibles explicaciones de la fuente de oxígeno. En su trabajo anterior, Geiger descubrió que el óxido, cuando se combina con agua salada, puede generar electricidad. Los investigadores se preguntaron si los nódulos polimetálicos de las profundidades del océano generaban suficiente electricidad para producir oxígeno. Esta reacción química es parte de un proceso llamado electrólisis del agua de mar, que extrae electrones del átomo de oxígeno del agua.
Para investigar esta hipótesis, Sweetman envió varios kilos de nódulos polimetálicos, que fueron recolectados del fondo del océano, al laboratorio de Geiger en Northwestern. Sweetman también visitó Northwestern en diciembre pasado y pasó una semana en el laboratorio de Geiger.
Sólo 1,5 voltios (el mismo voltaje que una batería AA típica) son suficientes para dividir el agua de mar. Sorprendentemente, el equipo registró voltajes de hasta 0,95 voltios en la superficie de nódulos individuales. Y cuando se agrupan varios nódulos, el voltaje puede ser mucho más significativo, como cuando las baterías se conectan en serie.
"Parece que descubrimos una 'geobatería' natural", dijo Geiger. "Estas geobaterías son la base para una posible explicación de la producción de oxígeno oscuro en el océano".
Una nueva consideración para los mineros
Los investigadores coinciden en que la industria minera debería considerar este descubrimiento antes de planificar actividades mineras en aguas profundas. Según Geiger, la masa total de nódulos polimetálicos en la zona Clarion-Clipperton es suficiente por sí sola para satisfacer la demanda mundial de energía durante décadas. Pero Geiger considera los esfuerzos mineros en la década de 1980 como una advertencia.
"En 2016 y 2017, los biólogos marinos visitaron sitios que fueron minados en la década de 1980 y descubrieron que ni siquiera se habían recuperado bacterias en las áreas minadas", dijo Geiger.
"Sin embargo, en las regiones no minadas la vida marina floreció. Aún se desconoce por qué estas 'zonas muertas' persisten durante décadas. Sin embargo, esto pone un importante asterisco en las estrategias para la minería del fondo marino, ya que la diversidad de fauna del fondo del océano en áreas ricas en nódulos es mayor que en las selvas tropicales más diversas".
El estudio, "Evidence of dark oxygen production at the abysmal seafloor", se publicó el 22 de julio en la revista Nature Geoscience.
