В июле 2024 года журнал Nature Geoscience опубликовал работу, которая наделала много шума. Группа исследователей под руководством Эндрю Свитмена из Шотландской ассоциации морских наук (SAMS) заявила: на дне Тихого океана, в зоне Кларион-Клиппертон, на глубине около 4000 метров, обнаружен загадочный источник кислорода. Свет туда не проникает. Фотосинтез невозможен. Но кислород откуда-то берётся. Авторы назвали феномен «тёмным кислородом».
Механизм, предложенный Свитменом, выглядел так. Дно зоны Кларион-Клиппертон усеяно полиметаллическими конкрециями — минеральными образованиями размером примерно с картофелину. Они содержат марганец, железо, следы кобальта, никеля и меди. По версии авторов исследования, эти конкреции работают как природные «геобатареи»: они генерируют напряжение до 1,5 вольт, чего теоретически хватает для электролиза морской воды — расщепления её на водород и кислород. Если это правда, то наши представления о зарождении аэробной жизни на Земле надо пересмотреть. Кислород мог появляться в глубинах океана задолго до того, как первые фотосинтезирующие организмы заселили освещённые воды.
Реакция научного сообщества оказалась далеко не единодушной. Сейчас группа экспертов во главе с Евой Штюкен, доцентом Университета Сент-Эндрюс, и Бенджамином Гиллом, профессором Виргинского политехнического института, требует отозвать публикацию. Они подали формальный ответ в Nature Geoscience в формате «Matters Arising» и прямо заявляют: статья содержит дезинформацию, способную навредить экологии глубоководных исследований.
Главная претензия критиков — термодинамика. Чтобы электролиз морской воды шёл непрерывно, нужно стабильное напряжение 1,5 вольта на протяжении дней, а то и недель. Для этого конкреции должны обладать колоссальным внутренним запасом энергии. Штюкен и Гилл утверждают, что ни один известный природный минерал такой энергоёмкостью не обладает. Более того, по их расчётам, для поддержания заявленного в статье уровня производства кислорода плотность энергии в конкрециях должна превышать показатели лучших коммерческих аккумуляторов. А это, мягко говоря, странно для куска марганца и железа, лежащего на дне океана.
Критики также указывают на возможные экспериментальные ошибки. Всплески кислорода, которые зафиксировали датчики Свитмена, могли быть вызваны банальной утечкой — случайным попаданием кислорода извне при отборе проб. Кроме того, на глубине 4000 метров давление огромное, и сенсоры подвержены так называемому «инструментальному дрейфу»: их показания могут смещаться под воздействием перепадов давления, создавая иллюзию кислородной продукции.
Свитмен и его команда стоят на своём. Они настаивают, что показания кислорода были стабильными при разных типах сенсоров и в нескольких независимых экспедициях. По их словам, совпадение результатов на разном оборудовании трудно объяснить простой контаминацией.
Есть у этой истории и коммерческая подоплёка. Исследование Свитмена финансировала компания The М⃰ls Company (TMC) — фирма, занимающаяся глубоководной добычей полезных ископаемых. Ирония в том, что открытие «тёмного кислорода» изначально воспринималось как аргумент против добычи: если конкреции производят кислород, значит, их уничтожение может нанести непоправимый вред глубоководным экосистемам. Теперь же, когда результаты ставятся под сомнение, баланс аргументов снова сдвигается.
Зона Кларион-Клиппертон — абиссальная равнина протяжённостью тысячи километров, и она давно привлекает внимание добытчиков. Конкреции богаты металлами, которые нужны для аккумуляторов электромобилей и электроники. Вопрос, стоит ли разрешать их промышленную добычу, стоит остро, и любая научная публикация о биологической ценности этих минералов неизбежно становится фактором в лоббистских и экологических баталиях.
Пока Nature Geoscience не вынес решения. Журнал рассматривает формальный запрос об отзыве и ответ авторов. Научное сообщество ждёт. Ситуация необычна тем, что речь идёт не о подтасовке данных в классическом смысле, а о фундаментальном расхождении в интерпретации: одна сторона видит в показаниях приборов прорывное открытие, другая — артефакт измерений, противоречащий базовым законам физики.
Если критики правы и конкреции физически не могут быть «геобатареями», то «тёмный кислород» войдёт в историю как очередной пример поспешного вывода, подкреплённого недостаточно жёсткой экспериментальной методологией. Если же Свитмен сумеет предоставить убедительное объяснение, откуда берётся энергия для электролиза, это действительно перевернёт часть наших знаний о глубоководной химии. Пока что термодинамика — на стороне скептиков.
Изображение носит иллюстративный характер
Механизм, предложенный Свитменом, выглядел так. Дно зоны Кларион-Клиппертон усеяно полиметаллическими конкрециями — минеральными образованиями размером примерно с картофелину. Они содержат марганец, железо, следы кобальта, никеля и меди. По версии авторов исследования, эти конкреции работают как природные «геобатареи»: они генерируют напряжение до 1,5 вольт, чего теоретически хватает для электролиза морской воды — расщепления её на водород и кислород. Если это правда, то наши представления о зарождении аэробной жизни на Земле надо пересмотреть. Кислород мог появляться в глубинах океана задолго до того, как первые фотосинтезирующие организмы заселили освещённые воды.
Реакция научного сообщества оказалась далеко не единодушной. Сейчас группа экспертов во главе с Евой Штюкен, доцентом Университета Сент-Эндрюс, и Бенджамином Гиллом, профессором Виргинского политехнического института, требует отозвать публикацию. Они подали формальный ответ в Nature Geoscience в формате «Matters Arising» и прямо заявляют: статья содержит дезинформацию, способную навредить экологии глубоководных исследований.
Главная претензия критиков — термодинамика. Чтобы электролиз морской воды шёл непрерывно, нужно стабильное напряжение 1,5 вольта на протяжении дней, а то и недель. Для этого конкреции должны обладать колоссальным внутренним запасом энергии. Штюкен и Гилл утверждают, что ни один известный природный минерал такой энергоёмкостью не обладает. Более того, по их расчётам, для поддержания заявленного в статье уровня производства кислорода плотность энергии в конкрециях должна превышать показатели лучших коммерческих аккумуляторов. А это, мягко говоря, странно для куска марганца и железа, лежащего на дне океана.
Критики также указывают на возможные экспериментальные ошибки. Всплески кислорода, которые зафиксировали датчики Свитмена, могли быть вызваны банальной утечкой — случайным попаданием кислорода извне при отборе проб. Кроме того, на глубине 4000 метров давление огромное, и сенсоры подвержены так называемому «инструментальному дрейфу»: их показания могут смещаться под воздействием перепадов давления, создавая иллюзию кислородной продукции.
Свитмен и его команда стоят на своём. Они настаивают, что показания кислорода были стабильными при разных типах сенсоров и в нескольких независимых экспедициях. По их словам, совпадение результатов на разном оборудовании трудно объяснить простой контаминацией.
Есть у этой истории и коммерческая подоплёка. Исследование Свитмена финансировала компания The М⃰ls Company (TMC) — фирма, занимающаяся глубоководной добычей полезных ископаемых. Ирония в том, что открытие «тёмного кислорода» изначально воспринималось как аргумент против добычи: если конкреции производят кислород, значит, их уничтожение может нанести непоправимый вред глубоководным экосистемам. Теперь же, когда результаты ставятся под сомнение, баланс аргументов снова сдвигается.
Зона Кларион-Клиппертон — абиссальная равнина протяжённостью тысячи километров, и она давно привлекает внимание добытчиков. Конкреции богаты металлами, которые нужны для аккумуляторов электромобилей и электроники. Вопрос, стоит ли разрешать их промышленную добычу, стоит остро, и любая научная публикация о биологической ценности этих минералов неизбежно становится фактором в лоббистских и экологических баталиях.
Пока Nature Geoscience не вынес решения. Журнал рассматривает формальный запрос об отзыве и ответ авторов. Научное сообщество ждёт. Ситуация необычна тем, что речь идёт не о подтасовке данных в классическом смысле, а о фундаментальном расхождении в интерпретации: одна сторона видит в показаниях приборов прорывное открытие, другая — артефакт измерений, противоречащий базовым законам физики.
Если критики правы и конкреции физически не могут быть «геобатареями», то «тёмный кислород» войдёт в историю как очередной пример поспешного вывода, подкреплённого недостаточно жёсткой экспериментальной методологией. Если же Свитмен сумеет предоставить убедительное объяснение, откуда берётся энергия для электролиза, это действительно перевернёт часть наших знаний о глубоководной химии. Пока что термодинамика — на стороне скептиков.
