Um fenômeno misterioso observado pela primeira vez em 2013 a bordo de um navio em uma parte remota do mundo oceano Pacífico Parecia tão absurdo que convenceu o cientista oceânico Andrew Sweetman de que seu equipamento de monitoramento estava com defeito.

As leituras dos sensores pareciam mostrar que o oxigénio estava a ser produzido no fundo do mar, 4.000 metros abaixo da superfície, onde nenhuma luz consegue penetrar. O mesmo aconteceu em três viagens subsequentes a uma região conhecida como Zona Clarion-Clipperton.

“Basicamente eu disse aos meus alunos, basta colocar os sensores de volta na caixa. Vamos devolvê-los ao fabricante e testá-los, porque eles não nos dão nada além de bobagens”, disse Sweetman, professor da Associação Escocesa de Ciências Marinhas e líder do grupo de ecologia e biogeoquímica de águas profundas da instituição. “E toda vez que o fabricante respondia: ‘Eles estão funcionando. Eles estão calibrados.

Organismos fotossintéticos como plantas, plâncton e algas utilizam a luz solar para produzir oxigénio que viaja para as profundezas do oceano, mas estudos anteriores no fundo do mar mostraram que o oxigénio só é consumido, e não produzido, pelos organismos que ali vivem. Sweetman disse.

Agora a investigação da sua equipa está a desafiar esta suposição de longa data, descobrindo o oxigênio produzido sem fotossíntese.

“Você fica cauteloso quando vê algo que vai contra o que deveria estar acontecendo”, disse ele.

O estudo, publicado nesta segunda-feira (22) em Revista Nature Geociências, demonstra o quanto ainda se desconhece sobre as profundezas do oceano e destaca o que está em jogo na exploração do fundo do mar em busca de metais e minerais raros. A descoberta de que existe outra fonte de oxigénio no planeta além da fotossíntese também tem implicações de longo alcance que poderão ajudar a desvendar as origens da vida.

Amostragem do fundo marinho

Sweetman fez a observação inesperada de que o oxigénio “negro” estava a ser produzido no fundo do mar enquanto avaliava a biodiversidade marinha numa área designada para a mineração de nódulos polimetálicos do tamanho de uma batata. Os nódulos se formam ao longo de milhões de anos por meio de processos químicos que fazem com que metais precipitem da água ao redor de fragmentos de conchas, bicos de lula e dentes de tubarão, cobrindo uma área surpreendentemente grande do fundo do mar.

Metais como cobalto, níquel, cobre, lítio e manganês contidos nos nódulos são muito procurados para uso em painéis solares, baterias de carros elétricos e outras tecnologias verdes. No entanto, os críticos dizem que a mineração em alto mar pode danificar irrevogavelmente o ambiente subaquático intocado, com ruído e plumas de sedimentos provocados por equipamentos de mineração prejudicando os ecossistemas de águas médias, bem como os organismos do fundo do mar que muitas vezes vivem nos nódulos. .

Também é possível, alertam estes cientistas, que a mineração em águas profundas possa perturbar a forma como o carbono é armazenado no oceano, contribuindo para a crise climática.

Para esse experimento de 2013, Sweetman e seus colegas usaram um boomer de águas profundas que afunda no fundo do mar para conduzir uma câmara, menor que uma caixa de sapatos, no sedimento para encerrar uma pequena área do fundo do mar e o volume de água acima dele.

O que ele esperava que o sensor detectasse era o nível de oxigênio caindo lentamente com o tempo, à medida que os animais microscópicos o respiravam. A partir desses dados, ele planejou calcular algo chamado “consumo de oxigênio na comunidade de sedimentos”, que fornece informações importantes sobre a atividade da fauna e dos microrganismos do fundo do mar.

Só em 2021, quando Sweetman utilizou outro método alternativo para detectar oxigénio e obteve o mesmo resultado, é que aceitou que o oxigénio estava a ser produzido no fundo do mar e que precisava de compreender o que estava a acontecer.

“Pensei: ‘Meu Deus, nos últimos oito ou nove anos, tenho ignorado algo profundo e enorme’”, disse ele.

Sweetman observou o fenómeno repetidamente ao longo de quase uma década e em vários locais na zona Clarion-Clipperton, uma grande área que se estende por mais de 6.400 quilómetros e está fora da jurisdição de qualquer país.

A equipe levou algumas amostras de sedimentos, água do mar e nódulos polimetálicos de volta ao laboratório para tentar entender exatamente como o oxigênio estava sendo produzido.

Compreendendo o oxigênio negro

Através de uma série de experimentos, os pesquisadores descartaram processos biológicos, como os micróbios, e focaram nos próprios nódulos como a origem do fenômeno. Talvez, eles raciocinaram, fosse o oxigênio liberado do óxido de manganês no nódulo. Mas tal libertação não foi a causa, disse Sweetman.

Um documentário sobre mineração em alto mar que Sweetman assistiu no bar de um hotel em São Paulo, Brasil, desencadeou uma descoberta. “Havia alguém dizendo: ‘Isso é uma bateria sobre uma pedra’”, lembrou ele. “Assistindo isso, de repente pensei, poderia ser eletroquímico? Será que essas coisas que eles querem extrair para fazer baterias podem ser elas próprias baterias?

A corrente elétrica, mesmo proveniente de uma bateria AA, quando colocada em água salgada, pode dividir a água em oxigênio e hidrogênio – um processo conhecido como eletrólise da água do mar, disse Sweetman. Talvez o caroço estivesse fazendo algo semelhante, ele raciocinou.

Sweetman procurou Franz Geiger, eletroquímico da Northwestern University em Evanston, Illinois, e juntos investigaram mais a fundo. Usando um dispositivo chamado multímetro para medir pequenas tensões e variações de tensões, eles registraram leituras de 0,95 volts na superfície dos nódulos.

Essas leituras foram inferiores à tensão de 1,5 necessária para a eletrólise da água do mar, mas sugeriram que tensões significativas poderiam ocorrer quando os nódulos são agrupados.

“Parece que descobrimos uma ‘geobateria’ natural”, disse Geiger, professor de química Charles E. e Emma H. ​​​​Morrison no Weinberg College of Arts and Sciences da Northwestern, em um comunicado à imprensa. “Essas geobaterias são a base para uma possível explicação da produção de oxigênio escuro nos oceanos.”

Desafiando o paradigma

A descoberta de que nódulos abissais, ou de águas profundas, estão produzindo oxigênio é “uma descoberta incrível e inesperada”, disse Daniel Jones, professor e chefe de biogeociências oceânicas do Centro Nacional de Oceanografia em Southampton, Inglaterra, que trabalhou anteriormente com Sweetman, mas não esteve diretamente envolvido na pesquisa. “Descobertas como esta demonstram o valor das expedições marítimas a estas áreas remotas mas importantes dos oceanos do mundo”, disse ele por e-mail.

O estudo desafia definitivamente “o paradigma tradicional do ciclo do oxigênio em águas profundas”, de acordo com Beth Orcutt, pesquisadora sênior do Laboratório Bigelow de Ciências Oceânicas, no Maine. Mas a equipa forneceu “dados de apoio suficientes para justificar a observação como um sinal verdadeiro”, disse Orcutt, que não esteve envolvido na investigação.

Craig Smith, professor emérito de oceanografia da Universidade do Havaí em Mānoa, chamou a hipótese da geobateria de uma explicação razoável para a produção de oxigênio escuro.

“No entanto, como acontece com qualquer nova descoberta, pode haver explicações alternativas”, disse ele por e-mail.

“A importância regional de tal (produção de oxigénio negro) não pode realmente ser avaliada tendo em conta a natureza limitada deste estudo, mas sugere uma função potencial não apreciada dos nódulos de manganês no fundo do mar”, disse Smith, que também não esteve envolvido. no estudo.

Descobrindo as origens da vida

O Serviço Geológico dos EUA estima que existam 21,1 mil milhões de toneladas secas de nódulos polimetálicos na zona Clarion-Clipperton – contendo mais metais críticos do que todas as reservas terrestres do mundo juntas.

A Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos, no âmbito da Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar, regula a mineração na região e emitiu contratos de exploração. O grupo reunir-se-á este mês na Jamaica para considerar novas regras que permitiriam às empresas extrair metais do fundo do oceano.

No entanto, vários países, incluindo o Reino Unido e a França, manifestaram cautela, apoiando uma moratória ou proibição da mineração em alto mar para proteger os ecossistemas marinhos e conservar a biodiversidade. No início deste mês, o Havaí proibiu a mineração em alto mar em suas águas estaduais.

Sweetman e Geiger disseram que a indústria de mineração deveria considerar as implicações desta nova descoberta antes de potencialmente explorar nódulos em águas profundas.

Craig Smith, da Universidade do Havaí, disse que é a favor de uma pausa na mineração de nódulos, considerando o impacto que isso teria em um ambiente vulnerável, com biodiversidade e intocado.

As primeiras tentativas de esforços de mineração na zona na década de 1980 forneceram um alerta, disse Geiger.

“Em 2016 e 2017, biólogos marinhos visitaram locais que foram minados na década de 1980 e descobriram que nem mesmo as bactérias haviam se recuperado nas áreas minadas”, disse Geiger.

“Em regiões não minadas, porém, a vida marinha floresceu. Ainda não se sabe por que razão estas ‘zonas mortas’ persistem durante décadas”, acrescentou. “No entanto, isto coloca um grande asterisco nas estratégias de mineração em águas profundas, uma vez que a diversidade da fauna oceânica em áreas ricas em nódulos é maior do que nas florestas tropicais mais diversas.”

Sweetman, cuja investigação científica foi financiada e apoiada por duas empresas interessadas em explorar a zona Clarion-Clipperton, disse que é crucial ter supervisão científica sobre a mineração em alto mar.

Permanecem muitas questões sem resposta sobre como o oxigénio negro é produzido e qual o papel que desempenha no ecossistema do fundo do mar.

Compreender como o fundo do oceano produz oxigênio também pode esclarecer as origens da vida, acrescentou Sweetman. Uma teoria de longa data é que a vida evoluiu em fontes hidrotermais profundas, e a descoberta de que a eletrólise da água do mar poderia formar oxigénio em profundidade poderia inspirar novas formas de pensar sobre como a vida começou na Terra.

“Acho que há mais ciência a ser feita, especialmente em torno deste processo e de sua importância”, disse Sweetman. “Espero que este seja o começo de algo incrível.”

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