تستخدم الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي مثل النباتات والطحالب الطاقة من ضوء الشمس لتكوين الأكسجين على الكوكب، لكن الأدلة الجديدة التي نشرت أمس الاثنين في مجلة "نيتشر جيوساينس" أظهرت كيف يتم إنتاج الأكسجين أيضا في الظلام الدامس في قاع البحر على عمق 4 آلاف متر تحت سطح المحيط، حيث لا يمكن للضوء أن يخترق.

يتحدى الاكتشاف في الأعماق المظلمة للمحيط الهادي الإجماع العلمي بشأن كيفية إنتاج الأكسجين، بل ويثير تساؤلات عن كيفية بدء الحياة على الأرض.

بداية الحياة الهوائية

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة أندرو سويتمان الباحث في بيئة والكيمياء الحيوية لقاع المحيطات في الجمعية الأسكتلندية لعلوم البحار في تصريحات للجزيرة نت "لكي تبدأ الحياة الهوائية (الكائنات التي يمكنها التنفس في بيئة بها أكسجين) على الكوكب يجب أن يكون هناك أكسجين، وكان فهمنا هو أن إمداد الأرض بالأكسجين بدأ من الكائنات الحية التي تقوم بالتمثيل الضوئي، لكننا نعلم الآن أن هناك أكسجينا يتم إنتاجه في أعماق البحار، حيث لا يوجد ضوء".

وأوضح سويتمان في تصريحاته أن هذا الاكتشاف حدث أثناء أخذ عينات من قاع البحر في منطقة كلاريون كليبرتون في شمال المحيط الهادي، لتقييم التأثيرات المحتملة للتعدين في أعماق البحار، مضيفا "ومن شأن هذه العملية أن تستخرج العقيدات المتعددة المعادن التي تحتوي على معادن مثل المنغنيز والنيكل والكوبالت، وهي ضرورية لإنتاج بطاريات الليثيوم أيون للسيارات الكهربائية والهواتف المحمولة".

ويشيع وجود العقيدات المتعددة المعادن في السهول السحيقة المغطاة بالرواسب في المحيطات في جميع أنحاء العالم، وهي كريات صغيرة تتكون في المقام الأول من أكاسيد الحديد والمنغنيز، لكنها تحتوي أيضا على معادن مثل الكوبالت والعناصر الأرضية النادرة التي تعد مكونات أساسية للعديد من تقنيات الطاقة المتقدمة ومنخفضة الكربون.

وفي التجارب وجد سويتمان وزملاؤه أن العقيدات تحمل شحنة كهربائية عالية جدا، مما قد يؤدي إلى شطر التركيب الكيميائي لمياه البحر إلى هيدروجين وأكسجين منفصلين في عملية تسمى التحليل الكهربائي لمياه البحر.

وتحتاج هذه العملية إلى جهد 1.5 فولت فقط، وهو نفس جهد بطارية "إيه إيه" النموذجية التي نستخدمها مع جهاز التحكم في التلفاز، وحلل الفريق عقيدات متعددة وسجل قراءات تصل إلى 0.95 فولت على أسطح بعضها، مما يعني أن الفولتية الكبيرة يمكن أن تحدث عندما تتجمع العقيدات معا.

الأكسجين الداكن

ويقول سويتمان إن هذه النتيجة تؤكد الحاجة إلى مزيد من البحث في إنتاج "الأكسجين الداكن" أثناء الأبحاث العلمية المتعلقة باستخراج المعادن في أعماق البحار، بالإضافة إلى تقييم كيفية تأثير خنق الرواسب أثناء التعدين على العملية.

وأضاف "من خلال هذا الاكتشاف طرحنا العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها، وأعتقد أن لدينا الكثير لنفكر فيه فيما يتعلق بكيفية استخراج هذه العقيدات، والتي هي في الواقع بطاريات في الصخور".

"عندما حصلنا على هذه البيانات لأول مرة اعتقدنا أن أجهزة الاستشعار عن بعد كانت معيبة، لأن كل دراسة أجريت في أعماق البحار لم تشهد سوى استهلاك الأكسجين بدلا من إنتاجه، كنا نعود إلى المنزل ونعيد معايرة أجهزة الاستشعار، ولكن على مدار 10 سنوات استمرت قراءات الأكسجين الغريبة في الظهور، وفي النهاية قررنا أن نتبع طريقة احتياطية تعمل بشكل مختلف عن أجهزة الاستشعار التي كنا نستخدمها، وعندما عادت كلتا الطريقتين بالنتيجة نفسها علمنا أننا وصلنا إلى شيء مبتكر وغير مدروس سابق"، يوضح المؤلف الرئيسي للدراسة.

وشارك سويتمان سابقا في تحديد المناطق البحرية المحمية حول منطقة كلاريون كليبرتون وتقييم التنوع البيولوجي في مناطق معينة حيث ينبغي تجنب التعدين المحتمل في أعماق البحار، ومع ذلك يقول إن هذا التقييم قد يحتاج إلى مراجعة لأن هذا الدليل الجديد على إنتاج الأكسجين لم يؤخذ بالاعتبار في النتائج السابقة.

ويشدد الباحثون على أن صناعة التعدين يجب أن تأخذ في الاعتبار هذا الاكتشاف قبل التخطيط لأنشطة التعدين في أعماق البحار.

ووفقا للفريق، فإن الكتلة الإجمالية للعقيدات المتعددة المعادن في منطقة كلاريون كليبرتون تكفي وحدها لتلبية الطلب العالمي على الطاقة لعقود من الزمن، وفقا البيان الصحفي الذي نشرته جامعة نورث ويسترن الأميركية.