Nhà máy sản xuất oxy ở độ sâu 4.000 m dưới đáy biển

[june04]

Các nhà khoa học làm việc ở vùng đứt gãy Clarion - Clipperton ở Bắc Thái Bình Dương phát hiện những khối kết hạch kim loại ở đáy biển tự sản sinh oxy, gọi là "oxy đen".


Khối kết hạch đa kim nằm rải rác dưới đáy biển. Ảnh: NOAA

Khối kết hạch kim loại nhỏ cỡ củ khoai nằm rải rác khắp đáy biển Thái Bình Dương sản sinh oxy trong bóng tối hoàn toàn mà không có bất kỳ sự trợ giúp nào từ sinh vật sống, theo nghiên cứu công bố hôm 22/7 trên tạp chí Nature Geoscience. Phát hiện khối oxy dưới biển sâu có tên "oxy đen" này đánh dấu lần đầu tiên giới khoa học quan sát oxy được sản xuất mà không cần tổ chức sinh vật, thách thức hiểu biết của chúng ta về quá trình xuất hiện sự sống trên Trái Đất.

"Ban đầu khi thu thập dữ liệu, chúng tôi cho rằng cảm biến bị lỗi, bởi những nghiên cứu tiến hành dưới biển sâu chỉ ghi nhận oxy được tiêu thụ thay vì sản xuất", Andrew Sweetman, giáo sư kiêm trưởng nhóm nghiên cứu sinh thái và sinh hóa học đáy biển ở Hiệp hội Khoa học Hải dương Scotland (SAMS), cho biết. Nhưng khi thiết bị tiếp tục gửi cùng kết quả, Sweetman và cộng sự biết họ có một phát hiện đột phá bất ngờ.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra những khối kết hạch kim loại nhỏ tìm thấy ở vùng đứt gãy Clarion - Clipperton (CCZ) phía bắc Thái Bình Dương sản sinh oxy thông qua điện phân nước biển, trong đó nước biển tách thành oxy và hydro khi có dòng điện. Dòng điện này có thể đến từ chênh lệch điện thế tồn tại giữa ion sắt bên trong khối kết hạch, dẫn tới phân bố lại các electron.

Các khối kết hạch đa kim rất phổ biến ở đồng bằng biển thẳm của đại dương, khu vực đáy biển bằng phẳng ở độ sâu 3.000 - 6.000 m dưới mặt biển. Chúng chủ yếu chứa oxit của sắt và mangan, nhưng cũng bao gồm kim loại như cobalt, nickel và lithium, cùng nguyên tố đất hiếm như cerium, thành phần thiết yếu trong đồ điện tử và những công nghệ thải ít carbon.

Sweetman và cộng sự ban đầu quyết định nghiên cứu tác động tiềm ẩn của khai thác khối kết hạch đa kim đối với hệ sinh thái đáy biển ở CCZ, một đồng bằng vực thẳm trải rộng 4,5 triệu km2 giữa Hawaii và Mexico. Trong quá trình đánh giá, nhóm nghiên cứu đo thay đổi nồng độ oxy bằng cách sử dụng buồng thí nghiệm đặc biệt ở nhiều vị trí. Thông thường, lượng oxy giảm dần theo độ sâu do có ít ánh sáng, kéo theo ít tổ chức quang hợp và sản xuất oxy hơn. Nhưng thay vì sụt giảm oxy, dữ liệu cho thấy lượng oxy thải ra đều đặn từ đáy biển.

Phát hiện về oxy đen ở độ sâu 4.000 m dưới mặt biển, nơi ánh sáng không thể chiếu đến, thách thức quan niệm của giới khoa học rằng oxy trên Trái Đất chỉ được sản xuất tự nhiên thông qua quang hợp. Nghiên cứu cũng dấy lên câu hỏi về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất cách đây 3,7 tỷ năm và thu hút sự quan tâm đối với khai thác khối kết hạch đa kim, có thể là nguồn oxy quan trọng đối với hệ sinh thái biển sâu.