У нещодавній впливовій статті океанологи та фахівці з електрохімії навели низку міркувань, чому малоймовірно, що металічні конкреції на глибоководному дні океану можуть генерувати кисень у повній пітьмі.
У вивченні 2024 року висувалося твердження, що металеві згустки на дні моря можуть створювати кисень за допомогою електролізу води. (Зображення надане: NOAA Office of Ocean Exploration and Research, 2019 Southeastern US Deep-sea Exploration) Підпишіться на нашу розсилку
Публікація 2024 року, яка стверджувала про відкриття абсолютно нового джерела кисню у глибоководних зонах, що отримало найменування «темний кисень», виявилася хибною, несумісною з попередніми розвідками та «абсолютно суперечить термодинаміці», як наполягають противники у свіжій аналітичній статті.
Попри зазначений скептицизм, вчені, що реалізували дослідження у 2024 році, нещодавно сповістили про плани розміщення роботів на морському дні між територіями Мексики та Гаваїв у травні, з метою підтвердження результатів і з’ясування причин виникнення цього явища.
У дослідженні від 2024 року було висловлено припущення, що металічні конгломерати розміром з картоплину на глибоководному морському дні здатні розділяти морську воду за допомогою електролізу, утворюючи темний кисень, який отримав свою назву через відсутність світла в запропонованій реакції. У випадку, якщо відкриття витримає перевірку, це суттєво змінить наші знання про природний синтез кисню, піддасть сумніву загальноприйняту тезу про те, що глибоководне морське дно виступає як поглинач кисню, та ініціює вирішальні питання про зародження життя на Землі.
Однак у статті-відгуку, виданій у грудні 2025 року в журналі Frontiers in Marine Science, критики стверджують, що дослідницькі методи були сумнівними, а вчені не представили достатньої кількості підтверджень для обґрунтування своїх сенсаційних висновків.
«Ми імпортували інформацію і повторно створили все на графіку», – зазначив Андерс Тенгберг, співавтор матеріалу. «Все вказує на те, що це не може бути правильним», – розповів Live Science Тенгберг, менеджер з продуктів і науковий консультант компанії з водних технологій Aanderaa-Xylem та науковий співробітник Гетеборзького університету у Швеції.
Схоже, що автори дослідження, датованого 2024 роком, неналежно провітрили власне вимірювальне обладнання після його опускання на морське дно, стверджують Тенгберг і Пер Холл, співавтор роботи та заслужений професор морських наук Гетеборзького університету, у спільній бесіді. Як наслідок, кисень, що опинився всередині обладнання, міг викривити дані щодо концентрації газу, що вимірювалася на дні моря — небажаний ефект, на який Тенгберг, Холл і їхні колеги вказували ще у дослідженні 2021 року.
Навіть якщо Світман та його команда правильно виміряли показники кисню у своїй праці, механізм, який вони запропонували щодо утворення кисню металевими згустками, також відомими як поліметалеві конкреції, не виглядає логічним, як стверджує Анхель Куеста Сіскар, професор електрохімії та фізичної хімії в Абердинському університеті в Шотландії та співавтор статті.
«Таке пояснення того, як це відбувається, просто нереальне, оскільки воно суперечить законам термодинаміки», — заявив Куеста Сіскар Live Science. «Термодинаміка інформує вас про те, що можливо, а що ні, за умови, що закони Всесвіту незмінні, як ми їх розуміємо. До цього часу жодна людина за чотири століття науки не змогла продемонструвати, що закони термодинаміки [не застосовуються]».
«Експериментальний артефакт»
Світман і його колеги зробили свої початкові висновки, базуючись на експериментах, проведених ними в зоні Кларіон-Кліппертон (ЗКК), масштабній абісальній рівнині завглибшки від 4000 до 6000 метрів (від 13 000 до 20 000 футів) у північній частині Тихого океану, між Мексикою та Гаваями. ЗКК переповнена поліметалевими конкреціями, котрі являють собою згустки кобальту, нікелю, марганцю та інших металів, критично важливих для виробництва акумуляторів та електроніки, що робить цей район перспективним для компаній, що займаються глибоководною розвідкою корисних копалин.
Науковці отримали фінансування для своїх досліджень від The Metals Company, канадської корпорації з глибоководного видобутку корисних копалин, та UK Seabed Resources, дочірньої структури британського підрозділу Lockheed Martin, яка спеціалізується на глибоководному видобутку корисних копалин. Проте, результати, опубліковані у час, що автори статті визначили як «критичний момент у створенні міжнародних правил глибоководного видобутку», вказують на те, що видобуток поліметалічних конкрецій може мати більший негативний вплив на екосистему, ніж передбачалося раніше.
Зона Кларіон-Кліппертон у північній частині Тихого океану всіяна металевими грудками, які називаються поліметалевими конкреціями. (Зображення: Геологічна служба США)
У дослідженні описано стабільні викиди кисню з морського дна, які Світман і його колеги пов’язали з поліметалевими конкреціями. Зокрема, дослідники припустили, що різниця електричного потенціалу між іонами металів усередині конкрецій може призвести до перерозподілу електронів, що викликає заряд, здатний розщеплювати морську воду на водень та кисень.
Спочатку результат видавався багатообіцяючим, проте, коли Тенгберг і його колеги ретельніше вивчили питання, «стало очевидно, що це не може бути правдою», – зауважив він. Світман використовував спеціальні камери для оцінювання концентрації кисню на морському дні, які необхідно промити донною водою перед початком спостереження, щоб запобігти забрудненню бульбашками газу з верхніх шарів товщі води. Це означає, що показники кисню всередині камер повинні бути аналогічними на початку кожної операції, проте вони «скрізь різні», – пояснив Тенгберг.
«Ви повинні ініціювати інкубацію в камерах із середовищем донної води, що дорівнює — ідентичне — навколишньому середовищу донної води за межами камер», — сказав Холл, додавши, що стартові вимірювання кисню Світманом були постійно вищими за показники донного кисню, які зазвичай отримують у CCZ. «Це чіткий сигнал того, що вони не організували якісну інкубацію в камерах і що їхнім потокам кисню… не можна довіряти».
Традиційно, експерименти в глибокому морі з використанням камерних інкубацій також вимірюють інші гази, щоб сформувати детальне уявлення про довкілля та його хімію, проте Світман і його колеги не надали цих даних, повідомив Тенгберг. Варто відзначити, що жодне попереднє дослідження не виявило утворення кисню з поліметалічних конкрецій на морському дні, як зазначили Тенгберг та його колеги у своєму огляді.
Поліметалеві конкреції багаті на кобальт, нікель та марганець, які використовуються для виготовлення батарей та електроніки. (Зображення: Alex Welsh/Bloomberg via Getty Images)
У вивченні 2024 року не було надано даних «експериментів з негативним контролем», якими у даному випадку були б інкубації без поліметалічних вузликів для підтвердження відсутності утворення кисню за відсутності вузликів, як відзначили критики. Проте, згідно з авторською статтею та препринтом 2024 року на сервері Earth ArXiv, який не пройшов рецензування, ці дані існують — і вони демонструють утворення кисню навіть за відсутності вузликів.
«Це переконливо свідчить про те, що виробництво кисню є лабораторним артефактом», – прокоментував Холл. Зростання могло бути результатом бульбашок кисню, які потрапили в пастку та поступово розчинилися всередині камер після того, як вони досягли морського дна та залишилися там без вентиляції, додав він.
Електроліз морської води
Електрохіміки з групи, що готувала статті, висунули додаткові аргументи на користь того, чому поліметалеві конкреції навряд чи є джерелом кисню на глибоководному морському дні.
По-перше, електроліз морської води потребує значного обсягу енергії та не може протікати спонтанно, наполягали вони. А Світман та його колеги не встановили джерела енергії, достатньо потужного для генерації електричного заряду та розщеплення морської води, за їх словами.
«Пояснення, яке пропонують Світмен та його колеги, рівносильне припущенню, що енергія генерується з нічого, або, якщо бажаєте, що речі спонтанно піднімаються вгору, а не падають вниз», — сказав Куеста Сіскар. «Ми знаємо, що енергія у Всесвіті незмінна, і вона не виникає з нічого».
У дослідженні також не було проведено вимірювань концентрації водню, що підтверджували б ідею електролізу морської води. На кожну молекулу кисню, що утворюється в результаті електролізу води, також утворюється дві молекули водню, тому присутність водню є визначальною ознакою реакції.
«Я б очікував, що це просто щира помилка, яку не помітили», – припустив Куеста Сіскар.
У відповідь на докази, викладені в статті, Світман зазначив, що він та його команда не можуть надати змістовну відповідь, доки аналіз їхніх додаткових доказів не буде завершено в Nature Geoscience (NG). «Якщо спростування в NG буде відхилено, ми, безумовно, подамо відповідь на статтю у Frontiers», – резюмував він.
В даний час науковці готуються до весняної експедиції до зони CCZ, де вони розмістять два високоспеціалізовані посадкові модулі, щоб точно визначити, яким чином може утворюватися темний кисень. Проєкт фінансується фондом Nippon Foundation, приватною організацією в Японії, яка сприяє гуманітарній роботі, дипломатії та індустріальному розвитку морського флоту.
Пошуки темного кисню тривають, але багато експертів висловлюють сумніви, що це призведе до чогось суттєвого, зазначив Холл. «Ми не віримо в це», – заявив він. «Я сподіваюся, що Nature Geoscience відкличе статтю».
Sourse: www.livescience.com