Nelle oscure profondità dei fondali oceanici della Terra, una reazione chimica spontanea crea silenziosamente ossigeno, senza che vi sia alcun coinvolgimento di forme di vita.
Questa scoperta inaspettata sovverte il consolidato consenso secondo cui sono necessari organismi fotosintetizzanti per produrre l’ossigeno di cui abbiamo bisogno per respirare. Il biogeochimico Andrew Sweetman della Scottish Association for Marine Science (SAMS) e i suoi colleghi hanno fatto questa sorprendente scoperta mentre misuravano i livelli di ossigeno sui fondali marini per valutare l’impatto dell’attività mineraria in acque profonde. “La scoperta della produzione di ossigeno tramite un processo non fotosintetico ci obbliga a riconsiderare il modo in cui potrebbe aver avuto origine l’evoluzione della vita complessa sul pianeta”, afferma Nicholas Owens, scienziato marino del SAMS, non coinvolto nella ricerca. “A mio parere, questa è una delle scoperte più entusiasmanti degli ultimi tempi nel campo della scienza oceanica.” Nel mezzo dell’Oceano Pacifico, rocce nere e arrotondate punteggiano il fondale. Qui, a profondità di oltre 4.000 metri, i livelli di ossigeno continuano ad aumentare lentamente ma inesorabilmente, come hanno dimostrato le misurazioni degli scienziati. “Quando abbiamo ricevuto per la prima volta questi dati, abbiamo pensato che i sensori fossero difettosi, perché ogni studio mai condotto in acque profonde ha visto solo l’ossigeno consumato piuttosto che prodotto. Tornavamo a casa e ricalibravamo i sensori, ma nel corso di 10 anni, queste strane letture dell’ossigeno continuavano a comparire”, spiega Sweetman. “Abbiamo deciso di adottare un metodo di backup che funzionasse in modo diverso rispetto ai sensori optoelettronici che stavamo utilizzando e quando entrambi i metodi hanno prodotto lo stesso risultato, abbiamo capito di aver scoperto qualcosa di rivoluzionario e impensabile”.
Per indagare sul mistero, i ricercatori hanno raccolto alcune rocce nodulari per verificare se fossero la fonte della produzione di “ossigeno oscuro” in laboratorio. Sparsi di questi noduli ricoprono vaste aree del fondale oceanico. Sono depositi naturali di metalli delle terre rare come cobalto, manganese e nichel, tutti mescolati in un mix polimetallico. Diamo valore proprio a questi metalli per il loro utilizzo nelle batterie e, a quanto pare, è proprio questo il comportamento spontaneo delle rocce sui fondali oceanici. I ricercatori hanno scoperto che singoli noduli polimetallici producevano tensioni fino a 0,95 V. Quindi, se raggruppati insieme, come batterie in serie, possono facilmente raggiungere gli 1,5 V necessari per scindere l’ossigeno dall’acqua in una reazione di elettrolisi . “Sembra che abbiamo scoperto una ‘geobatteria’ naturale”, afferma il chimico della Northwestern University Franz Geiger. “Queste geobatterie sono la base per una possibile spiegazione della produzione di ossigeno oscuro dell’oceano”. Sebbene ci sia ancora molto da indagare, come ad esempio la portata della produzione di ossigeno da parte dei noduli polimetallici, questa scoperta offre una possibile spiegazione della misteriosa e ostinata persistenza delle “zone morte” oceaniche decenni dopo la cessazione dell’attività mineraria in acque profonde. “Nel 2016 e nel 2017, i biologi marini hanno visitato siti che erano stati estratti negli anni ’80 e hanno scoperto che nemmeno i batteri si erano ripresi nelle aree minate. Nelle regioni non minate, tuttavia, la vita marina prosperava”, spiega Geiger. “Il motivo per cui queste ‘zone morte’ persistono per decenni è ancora sconosciuto. Tuttavia, questo pone un importante asterisco sulle strategie per l’estrazione mineraria dai fondali marini, poiché la diversità della fauna dei fondali oceanici nelle aree ricche di noduli è maggiore rispetto alle foreste pluviali tropicali più diversificate”. Oltre a queste enormi implicazioni per l’estrazione mineraria in acque profonde, l'”ossigeno oscuro” scatena anche una serie di nuove domande sulle origini della vita che respira ossigeno sulla Terra. Da tempo si ritiene che gli antichi cianobatteri microbici abbiano fornito per primi l’ossigeno necessario all’evoluzione della vita complessa miliardi di anni fa, come prodotto di scarto della fotosintesi, trasformando la luce solare nella loro fonte di energia. “Ora sappiamo che nelle profondità marine, dove non c’è luce, viene prodotto ossigeno”, afferma Sweetman. “Penso che, quindi, dovremmo riesaminare domande come: dove potrebbe aver avuto inizio la vita aerobica?” Questa ricerca è stata pubblicata su Nature Geoscience .
