Descubren ¡°ox¨ªgeno oscuro¡± generado en las profundidades marinas

A m¨¢s de 4.000 metros de profundidad, en el noreste del oc¨¦ano Pac¨ªfico, la Zona Clarion-Clipperton podr¨ªa ser la mayor mina del planeta. Habr¨ªa que llegar ah¨ª abajo, pero no tendr¨ªan ni que excavar o perforar: a lo largo de m¨¢s de un mill¨®n de kil¨®metros cuadrados, desparramadas, hay una ingente cantidad de rocas y piedras compuestas por cantidades variables de manganeso, n¨ªquel, cobre, cobalto¡­ Son los n¨®dulos polimet¨¢licos que, para muchos, ser¨¢n la base de la pr¨®xima revoluci¨®n tecnol¨®gica. Para otros, en especial entre la comunidad cient¨ªfica y los ecologistas, su explotaci¨®n provocar¨ªa un desastre. Ahora, un grupo de cient¨ªficos ha descubierto que estos conglomerados generan ox¨ªgeno en un lugar donde no deber¨ªa haberlo: el ¡°ox¨ªgeno oscuro¡±. El descubrimiento de otra forma de producir el elemento b¨¢sico para la respiraci¨®n de los seres vivos suscita nuevas inc¨®gnitas sobre el impacto de la miner¨ªa submarina, pero tambi¨¦n sobre el origen de la vida sobre la Tierra.

Hace unos 2.400 millones de a?os se produjo la llamada Gran Oxidaci¨®n, por la que la atm¨®sfera terrestre acumul¨® grandes cantidades de ox¨ªgeno (O?). Esto permiti¨® la gran explosi¨®n de vida posterior. En el principio fueron una serie de cianobacterias que desarrollaron la capacidad de usar la luz del Sol (la fotos¨ªntesis) para desencadenar una reacci¨®n qu¨ªmica cuyo desecho, el ox¨ªgeno, liberaban a la atm¨®sfera. Hay otras pocas formas de conseguir ox¨ªgeno. Es el caso de la electr¨®lisis del agua, por la que se descompone el l¨ªquido en sus dos componentes, hidr¨®geno y ox¨ªgeno, con el concurso de una corriente el¨¦ctrica. Este proceso, descubierto por los humanos hace apenas 200 a?os, podr¨ªa estar sucediendo desde el inicio de los tiempos en el fondo del mar.

En una operaci¨®n para estudiar una de las concesiones para prospecci¨®n minera otorgadas por la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos, un grupo de cient¨ªficos detect¨® niveles de ox¨ªgeno anormalmente altos que no pod¨ªan proceder de los organismos que viven a esta profundidad. ¡°Cuando obtuvimos estos datos por primera vez, pensamos que los sensores fallaban, porque en todos los estudios realizados en las profundidades del mar solo se hab¨ªa visto que se consume ox¨ªgeno en vez de producirse¡±, dice el profesor de la Asociaci¨®n Escocesa de Ciencias Marinas, Andrew Sweetman. De vuelta a su laboratorio recalibraron el equipo, ¡°pero en el transcurso de 10 a?os, estas extra?as lecturas de ox¨ªgeno han seguido apareciendo¡±.

¡°La producci¨®n en 24 horas fue casi tres veces el nivel de O? observado en el agua marina m¨¢s saturada de ox¨ªgeno que haya en nuestros oc¨¦anos¡±

Andrew Sweetman, investigador de la Asociaci¨®n Escocesa de Ciencias Marinas

Lo siguiente para Sweetman y su equipo fue determinar el origen de este ox¨ªgeno hallado ¡°por primera vez en el fondo marino abisal¡±. ¡°La opini¨®n sostenida desde hace mucho tiempo es que las profundidades del mar son oxigenadas por masas de agua profundas que alguna vez estuvieron en contacto con la atm¨®sfera¡±, explica el cient¨ªfico en un correo. Hasta ah¨ª abajo no llega la luz solar, por lo que el principal mecanismo de generaci¨®n de ox¨ªgeno no est¨¢ presente. No saben qu¨¦ porcentaje del ox¨ªgeno proviene del nuevo mecanismo, pero el cient¨ªfico se atreve a se?alar que ¡°la cantidad de producci¨®n en 24 horas fue casi tres veces el nivel de O? observado en el agua marina m¨¢s saturada de ox¨ªgeno que haya en nuestros oc¨¦anos¡±. Deb¨ªa de haber algo m¨¢s y la respuesta la detallan Sweetman y sus colegas en la revista cient¨ªfica Nature Geoscience.

¡°Creemos que un proceso electroqu¨ªmico podr¨ªa proporcionar parte de la producci¨®n de ox¨ªgeno que est¨¢bamos viendo¡±, sostiene Sweetman. Lo que habr¨ªa ah¨ª abajo ser¨ªa un sinf¨ªn de reacciones qu¨ªmicas entre los metales de los n¨®dulos, que portan una relativamente elevada carga el¨¦ctrica y el agua salada del mar. Es decir, la electricidad generada por los n¨®dulos estar¨ªa partiendo en dos el agua. ¡°Sin embargo, necesitamos realizar m¨¢s estudios para comprobar de d¨®nde proviene la energ¨ªa y qu¨¦ se oxida y se reduce en la reacci¨®n electroqu¨ªmica¡±, aclar¨® enseguida el cient¨ªfico.

Para confirmar su idea, se pusieron en contacto con el laboratorio del qu¨ªmico Franz Geiger, en la Universidad del Noroeste (Estados Unidos). En 2019, el equipo de Geiger demostr¨® c¨®mo el discurrir de agua salada sobre l¨¢minas met¨¢licas oxidadas generaba una corriente el¨¦ctrica. Los investigadores se preguntaron si los n¨®dulos polimet¨¢licos de Clarion-Clipperton generaban suficiente electricidad para producir ox¨ªgeno. Es decir, si desataba un proceso de electr¨®lisis en el que se extraen electrones de cada ¨¢tomo del ox¨ªgeno presente en el agua salada. Basta un voltaje de 1,5 voltios para que se inicie la reacci¨®n, es el de una pila AA convencional, las peque?as. El equipo analiz¨® m¨²ltiples n¨®dulos y registraron lecturas de hasta 0,95 voltios en la superficie, lo que significa que pueden producirse voltajes mayores cuando se agrupan estos n¨®dulos. ¡°Parece que hemos descubierto una geobater¨ªa natural¡±, dice Geiger. ¡°Estas geobater¨ªas ser¨ªan la base para una posible explicaci¨®n de la producci¨®n de ox¨ªgeno oscuro en el oc¨¦ano¡±, a?ade. El cient¨ªfico reconoce que no han demostrado la electrolisis in situ, pero s¨ª han detectado voltajes en su laboratorio suficientes para desencadenarla.

El descubrimiento tiene implicaciones a varios niveles. Uno, el m¨¢s inmediato, es que habr¨¢ que considerar con una nueva ¨®ptica los planes de extraer los n¨®dulos pol¨ªmet¨¢licos de la regi¨®n. No se trata solo de que, con la extracci¨®n, el sedimento y toda la vida que hay dentro o sobre ¨¦l, se vean definitivamente alterados. Es que habr¨¢ que determinar el papel que tiene este ox¨ªgeno oscuro en los ecosistemas abisales. Seg¨²n Geiger, la masa total de n¨®dulos polimet¨¢licos en la zona Clarion-Clipperton ser¨ªa suficiente por s¨ª sola para satisfacer la demanda mundial de energ¨ªa durante d¨¦cadas. Pero enseguida recuerda lo que pas¨® tras las primeras explotaciones mineras realizadas a finales del siglo pasado: ¡°En 2016 y 2017, bi¨®logos marinos visitaron sitios que fueron explotados en la d¨¦cada de 1980 y descubrieron que ni las bacterias se hab¨ªan recuperado en estas zonas. Sin embargo, en las regiones sin minas la vida marina ha florecido¡±. A¨²n se desconoce por qu¨¦ persisten esas zonas muertas despu¨¦s de d¨¦cadas, pero podr¨ªa tener algo que ver con la ruptura del ciclo del ox¨ªgeno oscuro.

Yendo m¨¢s lejos y mucho m¨¢s atr¨¢s, su colega Sweetman conecta su descubrimiento con la explosi¨®n de vida tras la Gran Oxidaci¨®n: ¡°Obviamente, necesitamos explorar m¨¢s a fondo los mecanismos, identificar las fuentes de energ¨ªa, comprender la longevidad del ox¨ªgeno oscuro, las estabilidades catal¨ªticas, las condiciones electroqu¨ªmicas en las superficies de los n¨®dulos expuestos versus enterrados...¡± dice prudente. Para a?adir despu¨¦s: ¡°Lo que nuestros estudios muestran es que puede haber otros mecanismos productores de O? y si estaban funcionando antes del aumento de la fotos¨ªntesis, podr¨ªan haber proporcionado el ox¨ªgeno que los organismos quimiosint¨¦ticos necesitan para sintetizar biomasa¡±. Y, termina: ¡°si el proceso est¨¢ ocurriendo en nuestro planeta, ?podr¨ªa estar ayudando a generar h¨¢bitats oxigenados en otros mundos oce¨¢nicos como Encelado y Europa y brindando la oportunidad de que exista vida aqu¨ª?¡±

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