Un fenómeno misterioso observado por primera vez en 2013 a bordo de un barco en una parte remota del océano Pacífico parecía tan absurdo que convenció al científico oceánico Andrew Sweetman de que su equipo de monitoreo estaba defectuoso.
Las lecturas de los sensores parecían mostrar que se estaba produciendo oxígeno en el lecho marino a 4.000 metros debajo de la superficie, donde la luz no puede penetrar. Lo mismo ocurrió en tres viajes posteriores a una región conocida como Zona Clarion-Clipperton.
“Básicamente les dije a mis alumnos que simplemente volvieran a colocar los sensores en la caja. Los enviaremos de regreso al fabricante y los haremos analizar porque simplemente nos están diciendo tonterías”, dijo Sweetman, profesor de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas y líder del grupo de biogeoquímica y ecología del fondo marino de la institución. “Y cada vez el fabricante respondía: funcionan’. Están calibrados’”.
Los organismos fotosintéticos como las plantas, el plancton y las algas utilizan la luz solar para producir oxígeno que circula hacia las profundidades del océano, pero estudios previos realizados en las profundidades del mar han demostrado que el oxígeno sólo lo consumen, no lo producen, los organismos que viven allí, dijo Sweetman.
Ahora, la investigación de su equipo desafía esta suposición de larga data, al encontrar oxígeno producido sin fotosíntesis.
“Hay que ser cauteloso cuando se observa algo que va en contra de lo que debería estar sucediendo”, afirmó.
El estudio, publicado el lunes en la revista Nature Geoscience, demuestra cuánto se desconoce aún sobre las profundidades del océano y subraya lo que está en juego en el impulso para explotar el fondo del océano en busca de metales y minerales raros. Su hallazgo de que existe otra fuente de oxígeno en el planeta además de la fotosíntesis también tiene implicaciones de gran alcance que podrían ayudar a desentrañar los orígenes de la vida.
Muestreo del fondo marino
Sweetman hizo por primera vez la inesperada observación de que se producía oxígeno «oscuro» en el fondo marino mientras evaluaba la biodiversidad en un área destinada a la extracción de nódulos polimetálicos del tamaño de una patata. Los nódulos se forman a lo largo de millones de años mediante procesos químicos que hacen que los metales se precipiten fuera del agua alrededor de fragmentos de conchas, picos de calamar y dientes de tiburón y cubren un área sorprendentemente grande del fondo marino.
Los metales como el cobalto, el níquel, el cobre, el litio y el manganeso contenidos en los nódulos tienen una gran demanda para su uso en paneles solares, baterías de automóviles eléctricos y otras tecnologías ecológicas. Sin embargo, los críticos dicen que la minería en aguas profundas podría dañar irrevocablemente el prístino entorno submarino, ya que el ruido y las columnas de sedimentos levantadas por los equipos mineros deterioran los ecosistemas de aguas medias, así como los organismos en el fondo marino que a menudo viven en los nódulos.
También es posible, advierten estos científicos, que la minería en aguas profundas pueda alterar la forma en que se almacena el carbono en el océano, contribuyendo a la crisis climática.
Para ese experimento de 2013, Sweetman y sus colegas utilizaron un módulo de aterrizaje en las profundidades del océano que se hunde hasta el fondo marino para introducir una cámara, más pequeña que una caja de zapatos, en el sedimento para encerrar una pequeña área de fondo marino y un volumen de agua sobre ella.
Lo que esperaba que detectara el sensor era que los niveles de oxígeno cayeran lentamente con el tiempo a medida que los animales microscópicos lo inhalaran. A partir de esos datos, planeó calcular algo llamado «consumo de oxígeno de la comunidad de sedimentos», que proporciona información importante sobre la actividad de la fauna y los microorganismos del fondo marino.
No fue hasta 2021, cuando Sweetman utilizó otro método de respaldo para detectar oxígeno y produjo el mismo resultado, que aceptó que se producía oxígeno en el fondo marino y necesitaba controlar lo que estaba sucediendo.
«Pensé: ‘Dios mío, durante los últimos ocho o nueve años, he estado ignorando algo profundo y enorme'», comentó.
Sweetman observó el fenómeno una y otra vez durante casi una década y en varios lugares de la zona Clarion-Clipperton, una gran área que se extiende más de 6.400 kilómetros y está más allá de la jurisdicción de cualquier país.
El equipo tomó algunas de las muestras de sedimentos, agua de mar y nódulos polimetálicos para estudiarlas en el laboratorio e intentar comprender exactamente cómo se producía el oxígeno.
Entendiendo el oxígeno oscuro
A través de una serie de experimentos, los investigadores descartaron procesos biológicos como los microbios y señalaron los propios nódulos como el origen del fenómeno. Quizás, razonaron, se trataba de oxígeno liberado del óxido de manganeso en el nódulo. Pero tal liberación no es la causa, dijo Sweetman.
Un documental sobre la minería en aguas profundas que Sweetman vio en el bar de un hotel en São Paulo, Brasil, desató un gran avance. «Había alguien allí que decía: ‘Eso es una batería en una roca'», recordó. “Al ver esto, de repente pensé: ¿podría ser electroquímico? Estas cosas que quieren extraer para fabricar baterías, ¿podrían ser realmente baterías?”
La corriente eléctrica, incluso de una batería AA, cuando se pone en agua salada, puede dividir el agua en oxígeno e hidrógeno, un proceso conocido como electrólisis del agua de mar, explicó Sweetman. Quizás el nódulo hacía algo similar, razonó.
Sweetman se acercó a Franz Geiger, electroquímico de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, y juntos investigaron más. Utilizando un dispositivo llamado multímetro para medir pequeños voltajes y variaciones de voltaje, registraron lecturas de 0,95 voltios desde la superficie de los nódulos.
Estas lecturas fueron inferiores al voltaje de 1,5 requerido para la electrólisis del agua de mar, pero sugirieron que podrían producirse voltajes significativos cuando los nódulos se agrupan.
«Parece que descubrimos una ‘geobatería’ natural», dijo Geiger, profesor de química Charles E. y Emma H. Morrison en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern, en un comunicado de prensa. «Estas geobaterías son la base para una posible explicación de la producción de oxígeno oscuro en el océano».
Desafiando el paradigma
El descubrimiento de que los nódulos abisales o de aguas profundas producen oxígeno es «un hallazgo sorprendente e inesperado», dijo Daniel Jones, profesor y jefe de biogeociencias oceánicas en el Centro Nacional de Oceanografía en Southampton, Inglaterra, que ha trabajado con Sweetman pero no participó directamente en la investigación. «Hallazgos como este demuestran el valor de las expediciones marítimas a estas áreas remotas pero importantes de los océanos del mundo», dijo por correo electrónico.
El estudio definitivamente desafía “el paradigma tradicional del ciclo del oxígeno en las profundidades del mar”, según Beth Orcutt, científica investigadora principal del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas en Maine. Pero el equipo proporcionó «suficientes datos de apoyo para justificar la observación como una señal verdadera», dijo Orcutt, que no participó en la investigación.
Craig Smith, profesor emérito de oceanografía de la Universidad de Hawaii en Mānoa, calificó la hipótesis de las geobaterías como una explicación razonable para la producción de oxígeno oscuro.
«Sin embargo, al igual que con cualquier nuevo descubrimiento, puede haber explicaciones alternativas», dijo por correo electrónico.
«La importancia regional de tal (producción de oxígeno oscuro) realmente no puede evaluarse debido a la naturaleza limitada de este estudio, pero sí sugiere una posible función ecosistémica no apreciada de los nódulos de manganeso en el fondo del mar profundo», afirmó Smith, quien tampoco participó en el estudio.
Con información de CNN en español.
