کشف «اکسیژن تاریک» در بستر اقیانوس؛ تولید اکسیژن بدون نیاز به نور خورشید

منطقه کلاریون–کلیپرتون: گنجینه‌ای در عمق

منطقه کلاریون–کلیپرتون (CCZ) یک دشت آبی گسترده در اقیانوس آرام است که عمق آن به طور میانگین بین ۴۰۰۰ تا ۶۰۰۰ متر متغیر است. این ناحیه با مساحتی بالغ بر ۴.۵ میلیون کیلومتر مربع، یکی از پهناورترین مناطق اکتشافی جهان محسوب می‌شود. این منطقه یک زیست‌بوم پویاست که میزبان طیف گسترده‌ای از موجودات دریایی منحصر به فرد است که برای زندگی در شرایط کم‌نور، سرد و با فشار بالا تکامل یافته‌اند.

شهرت جهانی این پهنه دریایی نه تنها به دلیل تنوع زیستی، بلکه به خاطر پدیده گرهک‌های چندفلزی (Polymetallic nodules) است. پژوهشگران در اعماق همین منطقه توانسته‌اند حضور اکسیژن تاریک را شناسایی کنند.

گرهک‌های چندفلزی: باتری‌های سنگی

منطقه کلاریون–کلیپرتون به دلیل ذخایر معدنی شگفت‌انگیز خود شهرت یافته است. این ذخایر در قالب گرهک‌های چندفلزی جای گرفته‌اند که توده‌های سنگی سیاه‌رنگی هستند و تخمین زده می‌شود شمار آن‌ها به تریلیون‌ها عدد در بستر اقیانوس برسد.

اهمیت اقتصادی این گرهک‌ها غیرقابل انکار است. آن‌ها سرشار از فلزات استراتژیک مانند نیکل، منگنز، مس، روی و کبالت هستند. این عناصر، ستون فقرات انقلاب انرژی پاک محسوب می‌شوند و نقشی حیاتی در تولید باتری‌های لیتیوم-یون با چگالی بالا ایفا می‌کنند که پیشران وسایل نقلیه برقی و سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر هستند. به همین دلیل، برخی شرکت‌های معدنی از این گرهک‌ها با عنوان «باتری‌هایی در دل سنگ» یاد می‌کنند.

کشف غیرمنتظره اکسیژن تاریک

یک مطالعه جدید بینش ما نسبت به نقش این گرهک‌ها را به کلی تغییر داده است. یافته‌های شگفت‌انگیز نشان می‌دهند که عملکرد این ساختارهای معدنی بسیار فراتر از تأمین مواد خام برای صنایع است. در عمق حدود ۴۰۰۰ متری زیر سطح دریا، جایی که تاریکی مطلق حاکم است، دانشمندان کشف کرده‌اند که گرهک‌های چندفلزی اکسیژن تولید می‌کنند. این منبع غیرمنتظره که با نام «اکسیژن تاریک» شناخته می‌شود، یک فرآیند شیمیایی ناشناخته را در تاریک‌ترین نقاط زمین آشکار می‌سازد و نقش گرهک‌ها را در چرخه بیوژئوشیمیایی منطقه کاملاً بازتعریف می‌کند.

فرضیه «باتری زمین» و تولید اکسیژن شیمیایی

اندرو سوئیتمن، بوم‌شناس ژرف‌دریا، توضیح می‌دهد که اکسیژن برای شروع زندگی پیچیده حیاتی بوده است. تا به امروز، تصور بر این بود که اکسیژن به میزان زیاد فقط با پیدایش موجوداتی که از نور خورشید برای فرآیند فتوسنتز استفاده می‌کردند، ۲.۴ میلیارد سال پیش فراهم شده است. اما اکنون مشخص شده که در عمق حدود ۴۰۰۰ متری زیر سطح دریا و بدون وجود نور، فرآیندی صرفاً شیمیایی می‌تواند اکسیژن تولید کند.

این کشف، بحث‌های اساسی درباره زمان و مکان دقیق شروع حیات هوازی را دوباره زنده کرده است. اگر منبعی طبیعی و غیرزیستی وجود داشته باشد که اکسیژن را پیش از فتوسنتز در دسترس محیط قرار داده باشد، می‌تواند درک ما از تاریخ تکامل را کاملاً تغییر دهد.

شروع این کشف به ده سال پیش باز می‌گردد. دکتر سوئیتمن در حال مطالعه الگوی کاهش اکسیژن در آب بود که انتظار می‌رفت با عمق گرفتن، کم شود. اما در سال ۲۰۱۳ حسگرها در منطقه کلاریون–کلیپرتون خلاف این را نشان دادند و گزارش‌ها از افزایش غیرمنتظره اکسیژن در کف اقیانوس خبر می‌دادند. این داده‌ها ابتدا خطای دستگاه پنداشته شدند، اما پژوهش‌های بعدی تأیید کردند که این دشت عظیم اقیانوسی، که مملو از گرهک‌های حاوی فلزاتی مانند نیکل، مس، کبالت و منگنز است، به نحوی در حال تولید اکسیژن است.

برای توضیح این موضوع، سوئیتمن فرضیه «باتری زمین» را مطرح کرد. بر اساس این فرضیه، گرهک‌های چندفلزی در واقع مانند یک باتری بزرگ طبیعی عمل می‌کنند. این مواد معدنی، اختلاف پتانسیلی در آب دریا ایجاد کرده و با استفاده از یک فرآیند تجزیه الکتریکی سرد، مولکول‌های آب را می‌شکنند و اکسیژن تاریک تولید می‌کنند.

پیامدهای زیست‌محیطی و سیاسی

این کشف نه تنها علم اعماق دریا را متحول می‌سازد، بلکه پیامدهای زیست‌محیطی و سیاسی گسترده‌ای دارد. در شرایط کنونی، مرجع بین‌المللی بستر دریا در حال تدوین قوانین برای استخراج صنعتی این گرهک‌ها است.

علم اکنون هشدار می‌دهد که این گرهک‌ها صرفاً مواد خام نیستند؛ بلکه بخشی کلیدی از یک سیستم پیچیده و پویا هستند که در چرخه‌های عنصری حیاتی سیاره نقش دارند. دستکاری این محیط می‌تواند فرآیندهای حیاتی زمین را مختل سازد و نیازمند بازنگری جدی در مقررات معدن‌کاری اعماق دریا است.