Un reciente estudio publicado en Nature Geoscience ha revelado un fenómeno fascinante y hasta ahora poco comprendido en el fondo del océano: la producción de oxígeno oscuro (DOP, por sus siglas en inglés).

El estudio fue realizado por un equipo internacional de científicos, liderado por Andrew K. Sweetman, y se llevó a cabo en el área de licencia NORI-D de la zona Clarion-Clipperton (CCZ) en el Océano Pacífico. Este lugar es conocido por su abundancia de nódulos polimetálicos, que cubren vastas áreas del lecho marino.

Los nódulos polimetálicos son concreciones minerales que se forman a partir de la precipitación de metales disueltos en el agua de mar y son de interés tanto científico como comercial debido a su riqueza en metales como el manganeso, níquel, cobre y cobalto.

Los investigadores llevaron a cabo múltiples experimentos utilizando cámaras bentónicas in situ, las cuales fueron diseñadas para medir el consumo de oxígeno de la comunidad sedimentaria (SCOC) en el lecho marino. Estos experimentos incluyeron diferentes tratamientos experimentales que implicaban la adición de biomasa de algas muertas, carbono inorgánico disuelto, amonio, y agua de mar filtrada en frío. También se realizaron controles sin inyección para comparar los resultados.

Nódulos polimetálicos extraídos del fondo marino
Nódulos polimetálicos extraídos del fondo marino. Crédito: WarXboT / Wikimedia Commons

Lo que encontraron fue sorprendente: en lugar de observar solo el consumo de oxígeno, como se esperaba, notaron un aumento neto en la concentración de oxígeno en las cámaras. Las concentraciones de oxígeno comenzaron en aproximadamente 185.2 μmol/l y alcanzaron entre 201 y 819 μmol/l en 47 horas, indicando una producción neta de oxígeno que no se había documentado antes en estudios de flujo de oxígeno bentónico profundo.

Los investigadores propusieron que la producción de oxígeno oscuro podría estar vinculada a los nódulos polimetálicos. Estos nódulos presentan potenciales eléctricos de hasta 0.95 V en sus superficies, lo que podría facilitar la electrólisis del agua de mar y, por lo tanto, contribuir a la producción de oxígeno en ausencia de luz.

Una de las hipótesis más intrigantes del estudio es la de la «geo-batería». Esta teoría sugiere que la diferencia de potencial eléctrico entre los iones metálicos dentro de las capas de los nódulos podría generar una redistribución interna de electrones, lo que lleva a la producción de oxígeno a través de la electrólisis del agua de mar. Los nódulos, enriquecidos con óxidos de metales de transición como el níquel y caracterizados por áreas de túneles grandes y sitios de defectos abundantes, podrían optimizar la adsorción de reactantes y mejorar el rendimiento catalítico, facilitando la producción de oxígeno.

Este proceso podría estar relacionado con la exposición de sitios electroquímicamente activos en los nódulos, que se ven afectados por la cobertura de sedimentos y la remoción de estos durante las operaciones mineras en el lecho marino profundo.

La producción de oxígeno oscuro podría tener implicaciones significativas para los ecosistemas bentónicos profundos, proporcionando una fuente adicional de oxígeno que podría sostener la respiración bentónica en ausencia de oxígeno proveniente de la columna de agua. Además, el descubrimiento plantea preguntas sobre cómo los procesos de remoción y redistribución de sedimentos durante la minería en el lecho marino profundo podrían influir en esta producción de oxígeno, lo que podría tener consecuencias para la biogeografía y la ecología de estos hábitats.

El estudio concluye que la producción de oxígeno oscuro es un fenómeno real y medible en el lecho marino profundo, y que está influenciado por la presencia y características de los nódulos polimetálicos. Aunque las tasas de producción de oxígeno oscuro observadas fueron mayores que el consumo de oxígeno de la comunidad sedimentaria, los investigadores advierten sobre la extrapolación de estos resultados a escalas temporales más largas o áreas más amplias sin realizar estudios adicionales.

El estudio también sugiere que es necesario realizar investigaciones adicionales para comprender mejor los mecanismos detrás de la producción de oxígeno oscuro, su naturaleza temporal y su distribución espacial en los ecosistemas abisales. Esto permitirá entender mejor su papel en los ciclos biogeoquímicos marinos y cómo puede verse afectado por las actividades humanas, como la minería en el lecho marino profundo.

Este descubrimiento no solo tiene implicaciones científicas, sino también potenciales consecuencias para la industria, particularmente en el contexto de la minería en el lecho marino profundo. Las empresas mineras y las agencias reguladoras deberán considerar cómo la perturbación de los nódulos polimetálicos podría influir en la producción de oxígeno oscuro y la salud general de los ecosistemas marinos profundos.

Además, el estudio abre nuevas líneas de investigación para explorar cómo los procesos geológicos pueden influir en la evolución de la vida y la oxigenación del planeta, proporcionando una perspectiva única sobre la relación entre los depósitos minerales, la evolución biológica y los ciclos de oxígeno en la Tierra.

FUENTES

Sweetman, A.K., Smith, A.J., de Jonge, D.S.W. et al. Evidence of dark oxygen production at the abyssal seafloor. Nat. Geosci. (2024). doi.org/10.1038/s41561-024-01480-8

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