لعقود من الزمن، طرح العلماء نظريات حول المادة المظلمة، التي يُعتقد أنها تربط المجرات ببعضها البعض عن طريق قوة جاذبيتها. ويستمر لغز المادة المظلمة، والآن اكتشف العلماء ما يسمونه الأكسجين الداكن في قاع المحيط.
أظهرت دراسة حديثة نشرت في مجلة Nature Geoscience، وهي مجلة مخصصة لأبحاث علوم الأرض، أن الأكسجين المنبعث من الرواسب المعدنية على عمق 4000 متر (حوالي 13000 قدم) تحت سطح المحيط في قاع البحر في منطقة كلاريون كليبرتون في المحيط الهادئ (CCZ). يبلغ العمق نصف طول أعلى قمة في جبل إيفرست تقريبًا.
تقدم الدراسة التي أجراها أندرو سويتمان، الأستاذ في الجمعية الاسكتلندية للعلوم البحرية (SAMS) ورئيس فريق أبحاث بيئة قاع البحر والكيمياء الحيوية في المؤسسة، دليلاً على وجود مصدر إضافي للأكسجين على الكوكب بصرف النظر عن الأكسجين الناتج عن عملية التمثيل الضوئي.
حتى الآن، كان من المفهوم جيدًا من قبل العلماء أن المصدر الوحيد للأكسجين على الكوكب هو من الكائنات الحية التي تقوم بالتمثيل الضوئي مثل النباتات والطحالب التي تنتج الأكسجين اللازم للبشر والحيوانات الأخرى للتنفس.
إذن ما هي أهمية هذا الأكسجين الداكن المكتشف حديثا، وما هي الأسئلة التي يثيرها حول أصول الحياة على الأرض؟
ما هو الأكسجين الداكن؟
في منطقة كلاريون كليبرتون (CCZ)، التي تمتد على مساحة 4.5 مليون كيلومتر مربع (1.7 مليون ميل مربع) في المحيط الهادئ، توجد صخور معدنية تشبه الفحم، تسمى العقيدات المتعددة المعادن، والتي تحتوي عادة على المنغنيز والحديد. لقد وجد العلماء أن هذه العقيدات تنتج الأكسجين دون عملية التمثيل الضوئي.
يمكن للمعادن التي تنتج الأكسجين في ظلام قاع البحر أن تغير وجهة نظر العلماء حول كيفية بدء الحياة على كوكب الأرض.
“والنتيجة الأخرى لهذا البحث هي أنه من المحتمل أن يلقي الضوء على المكان الذي بدأت فيه الحياة على هذا الكوكب. لقد أظهر هذا الاكتشاف أنه ربما كان هناك مصدر آخر للأكسجين منذ زمن طويل وأن الحياة الهوائية أو الحياة التي تتنفس الأكسجين يمكن أن تستمر قبل ظهور عملية التمثيل الضوئي – وإذا كان هذا يحدث على كوكبنا فهل يمكن أن يحدث على كواكب أخرى صرح سويتمان في مقطع فيديو لـ SAMS أيضًا.
كيف وجدوا الأكسجين الداكن؟
ويأتي هذا الاكتشاف بعد أكثر من 10 سنوات من العثور على مصدر الأكسجين الداكن نفسه. كانت المهمة البحثية لعام 2013 تهدف إلى فهم مقدار الأكسجين الذي تستهلكه الكائنات الحية في قاع البحر في منطقة CCZ.
تم إرسال مركبات الهبوط، وهي منصات ميكانيكية يمكنها السقوط الحر إلى قاع قاع البحر، إلى عمق 4000 متر (13000 قدم) لتتبع كيفية انخفاض مستويات الأكسجين في الماء مع العمق.
لكن ما اكتشفه الباحثون هو أن مستويات الأكسجين زادت في قاع المحيط.
فاجأ هذا سويتمان وفريقه. وحتى الآن، يعتقد العلماء أن الأكسجين المتوفر في أعماق المحيط يأتي من أعالي المحيط واليابسة، وتنتجه النباتات والعوالق والطحالب باستخدام عملية التمثيل الضوئي.
ونتيجة لذلك، تنخفض مستويات الأكسجين عادةً كلما تعمقنا أكثر. ليس في هذه الحالة.
معتقدًا أن جهاز القياس الخاص به كان معيبًا، قام سويتمان بإعادة معايرة الجهاز وكرر التجربة عدة مرات على مدار سنوات عديدة – مع نفس النتائج.
ومن خلال المزيد من التجارب على مر السنين، اكتشفوا أن عقيدات المنغنيز كانت مصدر إنتاج الأكسجين. أعادوا هذه العقيدات إلى السفينة لاختبارها ولاحظوا أنها تحتوي على شحنة كهربائية، أي ما يعادل بطارية AA.
تسمح العملية المعروفة باسم التحليل الكهربائي لمياه البحر بتقسيم مياه البحر إلى هيدروجين وأكسجين. وقد لاحظوا ذلك في تجاربهم المعملية.
ما هي أهمية الاكتشاف؟
يعمل العلم وفقًا لمبادئ التحقق، لذا يجب تأكيد هذه النتائج من خلال تجارب مستقلة أخرى.
لكن البحث الذي أجراه سويتمان وفريقه يشير إلى أن بعض المعادن تنتج الأكسجين دون استخدام ضوء الشمس.
وقال نيك أوينز، مدير SAMS: “حقيقة أن لدينا مصدرًا آخر للأكسجين على الكوكب غير التمثيل الضوئي لها عواقب وتأثيرات عميقة للغاية”.
ويسلط هذا الاكتشاف الضوء أيضًا على الحاجة إلى حماية البيئات التي تنتج الأكسجين ذاتيًا، وفقًا للباحثين الذين يقفون وراءه.
وقال سويتمان: “لتعزيز الاقتصاد الأخضر، نحتاج إلى استخراج المعادن من الأرض أو من أعماق المحيطات”. “لذا فإن ما اكتشفناه يعني أنه سيتعين علينا أن نفكر مليًا فيما إذا كان التعدين في أعماق المحيطات يمضي قدمًا، وأين يجب أن يتم هذا التعدين لأنه من المحتمل أن يتم استخدام هذا الأكسجين بأي كمية ينتجها النظام البيئي.”
بالإضافة إلى ذلك، فإن الآثار المترتبة على اكتشاف مصدر آخر لإنتاج الأكسجين في أعماق المحيطات تفتح الأبواب لإعادة النظر في كيفية بدء الحياة على الأرض.
وقال أوينز: “إن حقيقة وجود مصدر آخر للأكسجين على الكوكب غير عملية التمثيل الضوئي لها عواقب ومضامين عميقة للغاية”.
