Investigan el origen del oxígeno oscuro, oxígeno que se produce sin luz solar
Un artículo de Andrew Sweetman
Los niños siempre preguntan "¿Por qué?". Al experimentar cosas por primera vez, es natural querer saber más. Pero a medida que se hacen adultos, suelen descartar cualquier cosa nueva que desafíe su experiencia y comprensión.
Esto es lo que me pasó cuando descubrí una fuente de producción de oxígeno en las profundidades del mar, pero la ignoré durante nueve años.
En 2013 estuve realizando experimentos para medir el ciclo del carbono en el fondo marino de la zona Clarion-Clipperton del Océano Pacífico. Desplegué un sistema de aterrizaje (una plataforma operada a distancia para transportar equipo científico) a una profundidad de 4.000 metros y regresó con burbujas en su interior. Esto fue muy inusual, así que dos años después, cuando regresamos al mismo sitio, me llevé unos optodes (sensores de oxígeno).
Estos están diseñados para medir el consumo de oxígeno, pero en realidad me mostraban la producción de oxígeno, justo lo contrario de lo que esperaba. En lugar de cuestionar por qué obtenía estos resultados, descarté la lectura como resultado de un sensor defectuoso.
A todos nos enseñan desde muy temprano en nuestra educación que el oxígeno solo se produce a través de la fotosíntesis y que eso requiere luz, algo escaso a miles de metros bajo la superficie del mar. No fue hasta 2021, cuando medí la producción de oxígeno con un segundo método, que me di cuenta de que habíamos encontrado algo excepcional: oxígeno oscuro, oxígeno que se produce sin luz solar.
En el verano de 2024, mi equipo y yo publicamos nuestros hallazgos en la revista Nature Geoscience.
El descubrimiento del oxígeno oscuro ha transformado nuestra comprensión de las profundidades marinas y, potencialmente, de la vida en la Tierra. Sin embargo, aún desconocemos con certeza cómo se produce este oxígeno, en qué medida, y si es ecológicamente significativo para los ecosistemas de aguas profundas donde se produce.
En nuestro artículo, sugerimos que la fuente podrían ser nódulos polimetálicos, formaciones similares a rocas compuestas de muchos metales diferentes, incluido el manganeso, que pueden crear diferencias en el potencial eléctrico al interactuar con el agua de mar.
Propusimos que estos podrían producir un voltaje suficiente para dividir el agua de mar en hidrógeno y oxígeno. Un nuevo estudio chino acaba de demostrar que es posible producir oxígeno durante la formación de estos nódulos de manganeso (ver enlace al final).
Imagen: Los nódulos polimetálicos crecen con la ayuda de microbios durante millones de años alrededor de un núcleo de materia orgánica, como un diente de tiburón o el hueso del oído de una ballena.
Más preguntas de "por qué"
Este año exploraremos algunas de estas preguntas científicas. Si demostramos que la producción de oxígeno es posible en ausencia de fotosíntesis, este descubrimiento cambiaría nuestra perspectiva sobre la posibilidad de vida en otros planetas.
De hecho, ya estamos en conversaciones con expertos de la NASA que creen que el oxígeno oscuro podría cambiar nuestra comprensión de cómo podría sustentarse la vida en otros mundos oceánicos como Encélado y Europa, lunas que tienen costras de hielo que limitan la penetración de la luz solar en el océano que se encuentra debajo.
También estamos analizando el potencial del oxígeno oscuro en el océano Pacífico central y desarrollando plataformas de aterrizaje autónomas y diseñadas específicamente para este fin. Esta será la primera oportunidad para el Reino Unido de obtener muestras a profundidades inferiores a 6.000 m.
Estos vehículos llevarán instrumentación especializada a profundidades de 11.000 metros, donde la presión es de más de una tonelada métrica por centímetro cuadrado (lo que equivale a 100 elefantes sentados encima de ti).
Imagen derecha: Diagrama del módulo de aterrizaje construido específicamente para este fin que Andrew Sweetman enviará a las profundidades oceánicas. Asociación Escocesa de Ciencias Marinas.
Investigaremos si el hidrógeno se libera durante la creación de oxígeno oscuro y si se utiliza como fuente de energía para una comunidad microbiana inusualmente grande en partes de las profundidades oceánicas. También queremos averiguar más sobre cómo el cambio climático podría afectar la actividad biológica en las profundidades marinas.
Este proyecto es el primero de su tipo en explorar directamente estos procesos. Mi equipo podrá estudiar el fondo marino profundo hasta la zona hadal, un área que alcanza entre 6.000 y 11.000 metros de profundidad y constituye alrededor del 45% de todo el océano. Este hábitat, repleto de profundas fosas oceánicas, aún es poco conocido.
El descubrimiento del oxígeno oscuro tiene claras implicaciones potenciales para la industria minera de aguas profundas. Esta minería extraería nódulos polimetálicos que contienen metales como manganeso, níquel y cobalto, necesarios para producir baterías de iones de litio para vehículos eléctricos y teléfonos móviles.
Todavía no sabemos cómo una industria como ésta afectaría el lecho marino, pero nuestras investigaciones en los próximos años deberían ayudar a responder muchas de las preguntas planteadas y tal vez informar mejor dónde se debería proteger más el lecho marino de la minería en aguas profundas. Una cosa es segura: sea lo que sea que encontremos, intentaré alimentar mi sentido infantil de entusiasmo y me aseguraré de preguntar "¿Por qué?".
Artículo científico en Nature Geoscience: Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor
Artículo científico en bioRxiv: Nitrate-driven dark oxygen production by diverse deep-sea microorganisms
Este artículo se republica desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lee el artículo original en inglés: My team discovered ‘dark oxygen’ on the seafloor – now we’re trying to understand how it was made
Andrew Sweetman es profesor de Ecología del Fondo Marino y Biogeoquímica en la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas.
