I bambini chiedono sempre “Perché?” Quando sperimentano qualcosa per la prima volta, è naturale voler saperne di più. Ma man mano che i bambini crescono e diventano adulti, spesso ignorano qualcosa di nuovo che sfida la loro esperienza e comprensione. Questo è ciò che mi è successo quando ho scoperto una fonte di produzione di ossigeno nelle profondità marine, ma l’ho ignorata per nove anni.
Nel 2013, stavo conducendo esperimenti per misurare il ciclo del carbonio sul fondo marino nella zona Clarion-Clipperton dell’Oceano Pacifico. Ho utilizzato un sistema di lander (una piattaforma operata a distanza utilizzata per trasportare attrezzature scientifiche) a una profondità di 4.000 metri e questo è tornato con delle bolle al suo interno. Questo era altamente insolito, quindi due anni dopo, quando siamo tornati nello stesso sito, ho portato con me degli optodi (sensori di ossigeno). Questi sono progettati per misurare il consumo di ossigeno, ma invece mostravano la produzione di ossigeno, l’esatto opposto di ciò che mi aspettavo. Invece di chiedermi perché stavo ottenendo questi risultati, ho ignorato la lettura come il risultato di un sensore difettoso.
Ci viene insegnato fin da molto piccoli che l’ossigeno viene prodotto solo attraverso la fotosintesi e che questa richiede luce, qualcosa di scarso a migliaia di metri sotto la superficie del mare. Mi ci è voluto fino al 2021, quando ho misurato la produzione di ossigeno con un secondo metodo, per rendermi conto che avevamo trovato qualcosa di eccezionale: l’ossigeno oscuro, ossigeno prodotto senza luce solare.
Nell’estate del 2024, il mio team ed io abbiamo pubblicato le nostre scoperte sulla rivista Nature Geoscience. La scoperta dell’ossigeno oscuro ha cambiato la nostra comprensione delle profondità marine e, potenzialmente, della vita sulla Terra. Ma non sappiamo ancora con certezza come venga prodotto questo ossigeno, in che misura e se sia ecologicamente significativo per gli ecosistemi delle profondità marine dove si verifica.
Nel nostro articolo, suggeriamo che la fonte potrebbero essere i noduli polimetallici, formazioni rocciose composte da molti metalli diversi, tra cui il manganese, che possono creare differenze di potenziale elettrico quando interagiscono con l’acqua di mare. Abbiamo proposto che questi potrebbero produrre una tensione sufficiente a dividere l’acqua di mare in idrogeno e ossigeno. Un nuovo studio cinese ha appena dimostrato che l’ossigeno può potenzialmente essere prodotto quando questi noduli di manganese si formano.
Altre domande “perché”
Quest’anno, grazie ai finanziamenti della Nippon Foundation, esploreremo alcune di queste domande scientifiche. Se dimostriamo che la produzione di ossigeno è possibile in assenza di fotosintesi, questa scoperta cambierebbe il modo in cui consideriamo la possibilità di vita su altri pianeti. Infatti, siamo già in conversazione con esperti della NASA che credono che l’ossigeno oscuro potrebbe rimodellare la nostra comprensione di come la vita potrebbe essere sostenuta su altri mondi oceanici come Encelado ed Europa, lune che hanno croste di ghiaccio che limitano la penetrazione della luce solare nell’oceano sottostante.
Siamo anche in procinto di analizzare il potenziale dell’ossigeno oscuro nell’Oceano Pacifico centrale e di sviluppare lander autonomi e appositamente costruiti. Questa sarà la prima opportunità per il Regno Unito di campionare a profondità superiori ai 6.000 metri. Questi veicoli trasporteranno strumentazione specialistica a profondità di 11.000 metri, dove la pressione è superiore a una tonnellata per centimetro quadrato (equivalente a 100 elefanti seduti sopra di te).
Indagheremo se l’idrogeno viene rilasciato durante la creazione dell’ossigeno oscuro e se viene utilizzato come fonte di energia per una comunità insolitamente grande di microbi in alcune parti dell’oceano profondo. Vogliamo anche scoprire di più su come il cambiamento climatico potrebbe influenzare l’attività biologica nelle profondità marine.
Questo progetto è il primo del suo genere a esplorare direttamente questi processi. Il mio team sarà in grado di studiare il fondo marino profondo nella zona hadal, un’area che raggiunge profondità di 6.000-11.000 metri e costituisce circa il 45% dell’intero oceano. Questo habitat, pieno di trincee oceaniche profonde, è ancora poco compreso.
La scoperta dell’ossigeno oscuro ha chiaramente implicazioni potenziali per l’industria mineraria delle profondità marine. L’estrazione mineraria delle profondità marine estrarrebbe noduli polimetallici che contengono metalli come manganese, nichel e cobalto, necessari per produrre batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici e telefoni cellulari. Non sappiamo ancora come un’industria come questa influenzerebbe il fondale marino, ma la nostra ricerca nei prossimi anni dovrebbe aiutare a rispondere a molte delle domande poste e forse a informare meglio dove il fondale marino dovrebbe essere più protetto dall’estrazione mineraria delle profondità marine.
Una cosa è certa: qualunque cosa troviamo, cercherò di alimentare il mio senso di entusiasmo infantile e di essere sicuro di chiedere “Perché?”