Кисень у суцільній темряві: як глибини океану змінюють історію дихання Землі

Навесні 2026 року до однієї з найбільш таємничих та малодосліджених ділянок Світового океану — Clarion-Clipperton Zone — буде відправлено два унікальні глибоководні апарати: «Аліса» та «Кайя». Їхня місія полягає у перевірці та детальному поясненні феномену, який наукова спільнота вже називає одним із найбільш інтригуючих відкриттів поточного десятиліття: Dark Oxygen Production (DOP), або «темне виробництво кисню».

Суть цього явища полягає у дивовижній можливості утворення молекулярного кисню в умовах абсолютної темряви. Це відбувається на екстремальних глибинах, куди сонячне світло ніколи не проникає, що суперечить багатьом попереднім науковим теоріям.

Вперше феномен DOP був офіційно зафіксований у 2024 році групою дослідників під керівництвом професора Andrew Sweetman із Scottish Association for Marine Science. Під час проведення серії експериментів у зоні залягання поліметалевих конкрецій вчені виявили стабільне зростання концентрації O₂.

Це відкриття стало справжньою сенсацією, оскільки згідно з усіма класичними біогеохімічними моделями, кисень у таких локаціях не мав би виникати природним шляхом. Результати досліджень поставили під сумнів фундаментальне припущення про те, що фотосинтез є єдиним джерелом кисню на Землі.

Наявні лабораторні та польові дані вказують на те, що поліметалеві конкреції можуть функціонувати як своєрідні «геобатарейки». При безпосередньому контакті з солоною морською водою вони здатні генерувати електричні потенціали, достатні для запуску процесу електролізу води.

Саме внаслідок електролізу відбувається подальше вивільнення кисню без участі сонячної енергії. Під час одного з ключових експериментів у зоні CCZ концентрація O₂ у воді зросла втричі всього за 48 годин, що підтвердило інтенсивність процесу.

Науковці пов’язують цей ефект з електрохімічними реакціями, які каталізуються оксидами марганцю. Проте на сьогодні залишається відкритою й альтернативна гіпотеза, що припускає участь у процесі специфічних мікробних або складних біохімічних механізмів.

Нова фаза досліджень, що розпочнеться у 2026 році, спрямована саме на остаточну верифікацію механізму виробництва кисню. Вчені прагнуть зрозуміти, наскільки поширеним є цей процес у масштабах усього океану.

Глибоководні апарати «Аліса» та «Кайя», названі на честь доньок професора Світмана, були спеціально спроектовані для роботи в умовах неймовірного тиску. На робочих глибинах тиск перевищує поверхневий у 1200 разів.

Ці технологічні пристрої здатні ефективно функціонувати на глибинах до 11 000 метрів. Вони оснащені найсучаснішими автономними системами вимірювання, що дозволяють збирати дані в режимі реального часу.

Одним із ключових інструментів місії є лендер Aquatic Eddy Covariance (AEC). Ця система дозволяє напряму фіксувати потоки кисню та відстежувати хімічні трасери у придонних екосистемах, не порушуючи їхнього природного стану.

Дане дослідження проводиться в рамках масштабної ініціативи Dark Oxygen Research Initiative (DORI). Проект отримав значне фінансування від Nippon Foundation у розмірі 4 мільйонів фунтів стерлінгів.

Програма офіційно стартувала 1 лютого 2025 року і за планом триватиме до 31 січня 2028 року. Це дозволить вченим зібрати достатній масив даних для формування нових наукових концепцій.

У реалізації ініціативи беруть участь провідні фахівці з Boston University та Northwestern University. Серед ключових фігур проекту — професор Jeffrey Marlow та професор Franz M. Geiger, чий досвід є критично важливим для успіху місії.

Важливо зазначити, що проект отримав офіційне схвалення від Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO. Він став важливою частиною глобальної програми UN Ocean Decade, що підкреслює його фундаментальне значення для світової науки.

Зона Кларион–Клиппертон, де проводяться дослідження, простягається приблизно на 4700 км. Вона містить найбільші у світі запаси поліметалевих конкрецій, обсяг яких оцінюється у 19,59 млрд тонн.

Ці ресурси надзвичайно багаті на нікель та кобальт — метали, які є критично важливими для виробництва сучасних акумуляторів. Проте промисловий інтерес до регіону викликає занепокоєння серед екологів.

Розуміння механізмів DOP стає ключовим фактором при оцінці екологічних ризиків глибоководного видобутку корисних копалин. Історичний експеримент, проведений ще у 1979 році, показав, що наслідки механічного впливу на дно зберігаються десятиліттями.

Якщо конкреції дійсно відіграють роль у локальному «диханні» океану, їхнє значення для екосистем може виявитися набагато глибшим, ніж вважалося раніше. Їхнє вилучення може призвести до непередбачуваних наслідків для життя на глибині.

Додатковий вимір цьому відкриттю додає астробіологія. Можливість утворення кисню без участі світла значно розширює сценарії потенційного існування життя на інших планетах та супутниках у межах Сонячної системи та за її межами.

Це дослідження додає до загального звучання нашої планети абсолютно новий регістр — безсвітлове дихання океанічних глибин. Океан постає перед нами не просто як резервуар, а як активний учасник глобальної хімії Землі.

Глибоководні процеси здатні створювати умови для життя там, де ми звикли бачити лише вічну темряву та нищівний тиск. Це відкриття змушує нас переосмислити межі біосфери.

Коли життєво важливий кисень народжується у повній темряві, змінюється не лише вектор розвитку науки. Змінюється саме наше розуміння того, як функціонує жива планета у своїх найбільш недосяжних куточках.

Результати місії «Аліси» та «Кайї» можуть стати початком нової ери в океанології. Ми стоїмо на порозі перегляду базових законів природи, які вважалися непохитними протягом століть.