Tlen bez światła: głębiny oceanu piszą na nowo historię oddychania planety

Wiosną 2026 roku oczy świata nauki zwrócą się ku strefie Clarion-Clipperton Zone, jednemu z najmniej zbadanych obszarów wszechoceanu. To właśnie tam zostaną opuszczone dwa zaawansowane urządzenia głębinowe o nazwach „Alisa” i „Kaiya”. Ich misja ma na celu zweryfikowanie i wyjaśnienie zjawiska, które już teraz określa się mianem jednego z najbardziej intrygujących odkryć ostatniej dekady: Dark Oxygen Production (DOP), czyli „ciemnej produkcji tlenu”.

Mowa o procesie powstawania cząsteczkowego tlenu w warunkach całkowitej ciemności, na ekstremalnych głębokościach, gdzie promienie słoneczne nigdy nie docierają do dna. To odkrycie rzuca wyzwanie dotychczasowej wiedzy o funkcjonowaniu ekosystemów morskich i mechanizmach podtrzymujących życie na naszej planecie.

Fenomen DOP został po raz pierwszy zarejestrowany w 2024 roku przez zespół pod kierownictwem profesora Andrew Sweetmana ze Scottish Association for Marine Science. Podczas eksperymentów prowadzonych w strefie konkrecji polimetalicznych badacze odnotowali wzrost stężenia O2 w miejscach, gdzie według klasycznych modeli biogeochemicznych nie powinien on w ogóle występować.

To przełomowe spostrzeżenie podważyło fundamentalne założenie nauki, wedle którego fotosynteza stanowi jedyne naturalne źródło tlenu na Ziemi. Odkrycie Sweetmana sugeruje, że nasza planeta posiada alternatywne, dotąd nieznane mechanizmy generowania życiodajnego gazu, które działają niezależnie od energii słonecznej.

Dane zebrane zarówno w laboratoriach, jak i w terenie, wskazują na niezwykłe właściwości konkrecji polimetalicznych, które mogą zachowywać się jak naturalne „geobaterie”. W kontakcie ze słoną wodą morską są one zdolne do generowania potencjałów elektrycznych wystarczających do zainicjowania elektrolizy wody, co w efekcie prowadzi do uwalniania tlenu.

W jednym z przeprowadzonych w strefie CCZ eksperymentów zaobserwowano, że stężenie tlenu w wodzie potroiło się w ciągu zaledwie 48 godzin. Naukowcy łączą ten proces z reakcjami elektrochemicznymi katalizowanymi przez tlenki manganu, choć wciąż rozważana jest alternatywna hipoteza dotycząca udziału procesów mikrobiologicznych lub biochemicznych w tym procesie.

Nadchodząca faza badań ma na celu ostateczne potwierdzenie tych mechanizmów. Aparaty „Alisa” i „Kaiya”, nazwane na cześć córek profesora Sweetmana, zostały zaprojektowane do pracy pod ciśnieniem przekraczającym to na powierzchni aż 1200-krotnie, co pozwoli im operować na głębokościach sięgających 11 000 metrów.

Urządzenia te wyposażono w autonomiczne systemy pomiarowe, w tym lądownik Aquatic Eddy Covariance (AEC). Technologia ta umożliwia bezpośrednią rejestrację przepływów tlenu oraz śledzenie markerów chemicznych w ekosystemach przydennych bez naruszania ich delikatnej struktury, co jest kluczowe dla wiarygodności wyników.

Całe przedsięwzięcie realizowane jest w ramach Dark Oxygen Research Initiative (DORI), projektu finansowanego przez Nippon Foundation kwotą 4 milionów funtów szterlingów. Inicjatywa ta oficjalnie rozpoczęła się 1 lutego 2025 roku i ma potrwać do 31 stycznia 2028 roku, co zapewnia stabilne ramy czasowe dla kompleksowych analiz.

W projekcie biorą udział wybitni specjaliści z Boston University oraz Northwestern University, w tym profesor Jeffrey Marlow i profesor Franz M. Geiger. Ich wspólna praca ma na celu dogłębne zrozumienie chemicznych i biologicznych aspektów tego zjawiska, które może zmienić podręczniki biologii.

Międzynarodową rangę badań podkreśla fakt, że projekt został zatwierdzony przez Międzyrządową Komisję Oceanograficzną UNESCO jako część Dekady Oceanu ONZ (UN Ocean Decade). To prestiżowe uznanie potwierdza, że zrozumienie fenomenu „ciemnego tlenu” jest priorytetem dla globalnej społeczności naukowej.

Strefa Clarion-Clipperton, rozciągająca się na dystansie około 4700 kilometrów, skrywa największe na świecie zasoby konkrecji polimetalicznych, szacowane na około 19,59 miliarda ton. Są one bogate w nikiel i kobalt, czyli surowce o krytycznym znaczeniu dla rozwoju nowoczesnych technologii akumulatorowych i transformacji energetycznej.

Zrozumienie mechanizmów DOP staje się kluczowym czynnikiem przy ocenie ryzyka ekologicznego związanego z planowanym wydobyciem surowców z dna morskiego. Historyczny eksperyment z 1979 roku dowiódł, że ślady mechanicznej ingerencji w dno oceanu utrzymują się przez całe dekady, co budzi uzasadnione obawy o trwałość głębinowych ekosystemów.

Jeśli konkrecje rzeczywiście biorą udział w lokalnym „oddychaniu” oceanu, ich rola w przyrodzie może być znacznie ważniejsza, niż wcześniej sądzono. Dodatkowo, odkrycie to otwiera fascynujące perspektywy w astrobiologii – zdolność do wytwarzania tlenu bez udziału światła poszerza listę scenariuszy dotyczących możliwości istnienia życia na innych planetach i ich lodowych księżycach.

Badania te wprowadzają do ogólnego rezonansu Ziemi nowy, niezwykły rejestr – bezświetlne oddychanie głębin. Ocean przestaje być postrzegany jedynie jako pasywny zbiornik, a staje się aktywnym uczestnikiem chemii planetarnej, zdolnym do tworzenia warunków dla życia tam, gdzie dotąd widzieliśmy tylko mrok i miażdżące ciśnienie. Kiedy tlen rodzi się w ciemności, zmienia się nie tylko nauka, ale i całe nasze postrzeganie żywej planety.