En nyligt opdaget mekanisme kunne forklare chokfindingen sidste år, at ilt produceres af metalliske knuder på havbunden – og det kan også ske på andre planeter
Manganknudler på havbunden ser ud til at være en kilde til ilt – og kan være dannet af bakterier
Metalliske knuder, der findes dybt i havet, ser ud til at producere betydelige mængder ilt ved en eller anden ukendt mekanisme, afslørede forskere sidste år. Nu har vi måske fundet ud af, hvordan det sker – og den samme proces kan også producere ilt til at hjælpe Terraform Mars.
Chaomin Sun på det kinesiske videnskabsakademi i Beijing og hans kolleger har opdaget, at to arter af dybhavsbakterier kan producere store mængder ilt. Derudover kan denne proces danne de metalliske knuder som en bivirkning, hvilket forklarer, hvorfor disse mineraler ser ud til at producere dette “mørke” ilt.
”Jeg er meget overrasket over mængden af iltproduktion af disse dybhavsbakterier,” siger Sun. “Denne vej fungerer uafhængigt af solstråling og fotosyntese.”
Den videnskabelige ortodoksi er, at alt ilt i verdenshavene kommer fra fotosyntesen-den lysdrevne opdeling af vand med organismer i de øverste farvande til ilt og brint. I de senere år er det blevet opdaget, at nogle få bakterier og archaea kan producere ilt i mørke, men mængderne er så små, at de ikke blev tænkt vigtige.
Derefter i 2013 opdagede Andrew Sweetman ved Scottish Association for Marine Science Oxygen Production på Abyssal Plain tusinder af meter ned. Han afskedigede det som en instrumentfejl, men da han fandt den samme ting igen år senere, begyndte han at undersøge.
Sidste år offentliggjorde hans team et kontroversielt papir, der hævdede, at metalliske knuder på havbunden producerer nok ilt til at forme lokale økosystemer og måske endda har spillet en rolle i livets udvikling. Men kritikere rejste forskellige indvendinger, herunder påpeget, at knuderne indeholder manganoxid, der kun kan dannes, hvis ilt allerede er til stede – sandsynligvis udelukker denne proces som relateret til det første liv.
Nu har Suns team vist, at når to stammer af dybhavsbakterier dyrkes i nærvær af nitrat (nej3 ioner) reducerer de det til ammonium og frigiver ilt i processen – en tidligere ukendt reaktion. ”Den opløste iltkoncentration er over 300 gange højere end den, der er produceret af en tidligere rapporteret ammoniakoxidering af Archaea,” siger Sun.
Sådan ilt kunne være afgørende for nogle iltafhængige mikrober og endda små dyr, antyder teamet både på jorden og måske andre steder også. ”Mikrobielt mørkt ilt kunne være en betydelig iltkilde i nitratrige havverdener, selv i fravær af lys,” hedder det i holdets papir. Der er fundet nitrater på Mars, så denne proces kan hjælpe terraform planeten, foreslår teamet. ”Koncentrationerne er tilstrækkelige til at understøtte den mikrobielle nitratafhængige anaerobe iltproduktion, vi foreslår,” siger Sun.
Hvad mere er, Suns team fandt også, at når mangan er til stede, udfældes manganoxid, hvilket antyder, at de metalliske knuder kunne dannes af bakterier.
Sweetman siger, at resultaterne kunne forklare den iltproduktion, som hans team rapporterede. ”Det hele er meget spændende,” siger han. Nitrater er rigelige i sedimenterne på havbunden, siger Sweetman. “Så du har en hel del ting, der kan bruges til denne proces.”
Hans team forsøgte at udelukke en mikrobiel forklaring ved at tilføje en gift for at dræbe eventuelle mikrober, hvilket førte dem til i stedet at antyde, at en elektrokemisk proces kan være involveret. ”(Men) vi kunne ikke garantere, at giften siver ind i alle de tilgængelige pore-rum i sedimentet og knuderne,” siger Sweetman.
Andre forklaringer på iltproduktionen forbliver mulige, siger Sweetman. ”Måske er der en vis forbindelse her. Måske er der ikke, ”siger han. ”Vi er stadig i færd med at prøve at finde ud af, hvad der forårsager det.”
”Det, der er nøglen her, tror jeg, er, at næsten hvert par måneder vi opdager en ny proces, som mikrober udfører, som vi ikke troede var muligt,” siger han.
Men Don Canfield ved University of Southern Danmark er ikke overbevist om Suns fund. ”Hvis det er sandt, ville resultaterne være enestående, men jeg har mange bekymringer,” siger han og tilføjer, at han er skeptisk over, at en proces som denne er en betydelig kilde til ilt i det dybe hav. “Dyb havets iltning skyldes mønstrene for havcirkulation, og dette er velkendt.”
”Vi ser, hvor vi er i de næste fem år,” siger Sweetman. ”Jeg tror, at denne mørke iltproduktion er udbredt. Vi er lige begyndt at ridse overfladen her. ”
En af grundene til, at hans påstand om iltproduktion, der involverer de metalliske knuder, er så kontroversielle, er, at virksomheder er interesseret i at minedrift sådanne mineraler. Resultaterne antyder, at dybhavsekstraktion af knuder ville have en større indflydelse end i øjeblikket troet. Hvis knuderne og top 10 centimeter sediment blev fjernet, ville det tage 100.000 år for økosystemet at vende tilbage til den samme tilstand, siger Sweetman.
”Jeg er ikke for minedrift, men jeg er ikke imod det,” siger han. ”Men jeg tror, du er nødt til at være opmærksom på, hvor lang tid disse systemer vil tage for at komme sig.”