Việc phát hiện ra nguồn oxy biển sâu đã gây sốc cho các nhà nghiên cứu biển, và có thể buộc phải suy nghĩ lại triệt để trên nhiều lĩnh vực khoa học bao gồm cả việc tìm kiếm sự sống ngoài trái đất
Đó là Oxy không được tạo ra bởi quá trình quang hợp, mà bởi các khoáng chất trên đáy đại dương.
Ở các trường phổ thông thường dạy rằng chúng ta lấy oxy từ quá trình quang hợp của thực vật, đặc biệt là rừng mưa nhiệt đới. Các nhà khoa học đã biết trong nhiều thập kỷ rằng điều này chỉ đúng một nửa – thực vật thực sự tạo ra rất nhiều oxy mà chúng ta hít thở, nhưng thực vật phù du trong đại dương và hồ cũng vậy.
Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, quá trình cơ bản là giống nhau – các sinh vật sống khai thác ánh sáng mặt trời để biến carbon dioxide và nước thành các phân tử chúng cần và tạo ra oxy như một sản phẩm phụ. Sự tồn tại của oxy này cho phép Trái đất nuôi dưỡng các loài động vật, bao gồm cả chúng ta.
Nếu không có ánh sáng để quang hợp, oxy rất ít ở đại dương sâu; phần lớn sự sống phụ thuộc vào lượng oxy nhỏ bé có sẵn. Người ta cho rằng oxy duy nhất hiện diện ở độ sâu vài trăm mét dưới bề mặt là kết quả của sự pha trộn đại dương, khiến khả năng tỷ lệ pha trộn giảm xuống trở thành mối đe dọa nghiêm trọng .
Tuy nhiên, khi Giáo sư Andrew Sweetman của Hiệp hội Khoa học Biển Scotland lấy mẫu một phần của Vùng Clarion-Clipperton, khu vực thuộc một dãy núi sâu dưới Thái Bình Dương, ông đã phát hiện ra điều bất ngờ. Các vùng trên đáy biển ở độ sâu hơn 4.000 mét (13.000 feet) cho thấy mức oxy tăng lên trong một khoảng thời gian nhiều ngày.
“Khi chúng tôi lần đầu tiên có được dữ liệu này, chúng tôi nghĩ rằng các cảm biến bị lỗi vì mọi nghiên cứu từng được thực hiện ở vùng biển sâu đều chỉ thấy oxy bị tiêu thụ chứ không phải được sản xuất”, Sweetman cho biết. “Chúng tôi trở về nhà và hiệu chuẩn lại các cảm biến, nhưng trong suốt 10 năm, những chỉ số oxy kỳ lạ này vẫn liên tục hiển thị”. Nhóm nghiên cứu chỉ tin vào kết quả của họ sau khi sử dụng một phương pháp phát hiện oxy khác.
Sweetman và các đồng nghiệp gọi đây là “oxy tối”, vì họ không biết nguồn gốc và sản xuất oxy trong điều kiện không có ánh sáng. Tầm quan trọng của một khám phá như vậy khó có thể nói quá.
“Để sự sống hiếu khí bắt đầu trên hành tinh này, phải có oxy, và chúng ta hiểu rằng nguồn cung cấp oxy của Trái đất bắt đầu từ các sinh vật quang hợp”, Sweetman nói. “Nhưng giờ đây chúng ta biết rằng có oxy được tạo ra ở vùng biển sâu, nơi không có ánh sáng. Do đó, tôi nghĩ chúng ta cần xem xét lại các câu hỏi như: Sự sống hiếu khí có thể bắt đầu từ đâu?”
Vai trò của oxy tối như vậy trong quá trình tiến hóa có thể là câu hỏi lớn nhất mà một phát hiện như vậy đặt ra, nhưng thách thức cấp bách hơn là tìm ra nguồn gốc của oxy. Không tìm thấy lời giải thích sinh học, nhóm nghiên cứu nghi ngờ các miếng đa kim loại, các mỏ được tạo thành từ hỗn hợp khoáng chất đã khiến các công ty khai thác quặng để sản xuất pin thèm muốn hàng chục năm qua, có thể là nguyên nhân.
Sau khi tham khảo ý kiến của Giáo sư Franz Geiger thuộc Đại học Northwestern, người trước đây đã chứng minh rỉ sét và nước biển có thể kết hợp để tạo ra điện, nhóm nghiên cứu kết luận rằng các kim loại dưới đáy biển đang thực hiện quá trình điện phân tự nhiên, phân tách nước thành oxy và hydro.
Các viên kim loại quặng được thu thập và mang đến phòng thí nghiệm của Geiger, nơi ông phát hiện một số viên này tạo ra điện tích 0,95 vôn. Theo đúng hướng, nhiều viên nhỏ có thể kết hợp để tạo ra điện áp cao hơn, có khả năng vượt quá ngưỡng khoảng 1,5 vôn cần thiết để tách nước biển.
Geiger cho biết: “Có vẻ như chúng tôi đã phát hiện ra một ‘pin địa chất’ tự nhiên. Những pin địa chất này là cơ sở cho lời giải thích có thể có về quá trình sản xuất oxy tối của đại dương”.
Việc loại bỏ trầm tích từ bề mặt viên kim loại quặng gần đó khi tàu thám hiểm hạ cánh có thể đã gây ra sự gia tăng hoạt động. Điều này giải thích tại sao mức oxy tăng nhanh, trước khi giảm dần.
Thành phần của các viên đa kim loại khác nhau, nhưng những viên có vẻ chịu trách nhiệm có thể là một số viên có giá trị nhất. “Các viên đa kim loại tạo ra oxy này chứa các kim loại như coban, niken, đồng, liti và mangan — tất cả đều là những nguyên tố quan trọng được sử dụng trong pin”, Geiger nói thêm. Đây là nơi khám phá khoa học thú vị này gặp phải một số thực tế khắc nghiệt.
Khai thác biển sâu đã được thảo luận trong một thời gian dài, nhưng thường quá tốn kém để sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, hiện nay, khi công nghệ làm giảm chi phí và giá của nhiều kim loại tăng vọt, điều đó dự kiến sẽ thay đổi .
Nhóm nghiên cứu không biết hậu quả sẽ như thế nào đối với sinh vật biển sâu nếu nguồn oxy này bị loại bỏ, nhưng Geiger thấy một cảnh báo trong một trong những trường hợp hiếm hoi mà kim loại được khai thác từ đáy đại dương.
Geiger cho biết: “Vào năm 2016 và 2017, các nhà sinh vật học biển đã đến thăm các địa điểm khai thác vào những năm 1980 và phát hiện ra rằng ngay cả vi khuẩn cũng không phục hồi được ở các khu vực khai thác”.
“Tuy nhiên, ở các khu vực không khai thác, sinh vật biển vẫn phát triển mạnh. Lý do tại sao những ‘vùng chết’ như vậy vẫn tồn tại trong nhiều thập kỷ vẫn chưa được biết. Điều này đặt ra một dấu ấn lớn cho các chiến lược khai thác đáy biển vì sự đa dạng của hệ động vật đáy biển ở các khu vực giàu viên kim loại quặng cao hơn so với các khu rừng mưa nhiệt đới đa dạng nhất”
Nguyễn Hoàng theo iflscience
