El fondo del océano profundo produce su propio oxígeno

Un equipo internacional de investigadores, incluido un químico de la Universidad Northwestern (Estados Unidos), ha descubierto que los minerales metálicos del fondo del océano profundo producen oxígeno, a 13.000 pies debajo de la superficie. El estudio se publica en la revista 'Nature Geoscience'.

El sorprendente descubrimiento desafía las suposiciones que se han mantenido durante mucho tiempo de que sólo los organismos fotosintéticos, como las plantas y las algas, generan el oxígeno de la Tierra. Así, el nuevo hallazgo muestra que podría haber otra manera. Parece que el oxígeno también se puede producir en el fondo marino, donde no puede penetrar la luz, para sustentar la vida marina que respira oxígeno (aeróbica) y vive en completa oscuridad.

En concreto, Andrew Sweetman , de la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas (SAMS), hizo el descubrimiento del "oxígeno oscuro" mientras realizaba un trabajo de campo desde un barco en el océano Pacífico. Franz Geiger , de Northwestern , dirigió los experimentos de electroquímica, que posiblemente expliquen el hallazgo. "Para que la vida aeróbica comenzara en el planeta, tenía que haber oxígeno, y hasta ahora sabíamos que el suministro de oxígeno a la Tierra comenzó con los organismos fotosintéticos", cuenta Sweetman, quien dirige el grupo de investigación de Ecología y Biogeoquímica del Fondo Marino en SAMS.

"Pero ahora sabemos que el oxígeno se produce en las profundidades del mar, donde no hay luz. Por lo tanto, creo que debemos volver a plantearnos preguntas como: ¿Dónde pudo haber comenzado la vida aeróbica?".

Los nódulos polimetálicos (depósitos minerales naturales que se forman en el fondo del océano) son la base del descubrimiento. Estos nódulos, que son una mezcla de diversos minerales, tienen un tamaño que va desde partículas diminutas hasta el de una papa promedio.

"Los nódulos polimetálicos que producen este oxígeno contienen metales como cobalto, níquel, cobre, litio y manganeso, todos ellos elementos fundamentales que se utilizan en las baterías", relata Geiger, coautor del estudio.

"Varias empresas mineras a gran escala pretenden ahora extraer estos preciosos elementos del fondo marino a profundidades de entre 3.000 y 6.000 metros por debajo de la superficie. Tenemos que replantearnos cómo extraer estos materiales, para no agotar la fuente de oxígeno para la vida en las profundidades marinas".

Sweetman hizo el descubrimiento mientras tomaba muestras del lecho marino de la Zona Clarion-Clipperton, una cordillera submarina montañosa que se extiende casi 4.500 millas a lo largo del cuadrante noreste del Océano Pacífico. Cuando su equipo detectó oxígeno inicialmente, supuso que el equipo debía estar averiado.

"Cuando obtuvimos estos datos por primera vez, pensamos que los sensores estaban defectuosos porque todos los estudios realizados en las profundidades marinas solo habían observado que el oxígeno se consumía en lugar de producirse", explica Sweetman. "Volvíamos a casa y recalibramos los sensores, pero, a lo largo de 10 años, estas lecturas extrañas de oxígeno seguían apareciendo. Decidimos utilizar un método alternativo que funcionara de forma diferente a los sensores de optodos que estábamos utilizando. Cuando ambos métodos arrojaron el mismo resultado, supimos que estábamos ante algo innovador e impensable".

En el verano de 2023, Sweetman se puso en contacto con Geiger para analizar posibles explicaciones sobre la fuente de oxígeno. En su trabajo anterior , Geiger descubrió que el óxido, cuando se combina con agua salada, puede generar electricidad. Los investigadores se preguntaron si los nódulos polimetálicos de las profundidades oceánicas generaban suficiente electricidad para producir oxígeno. Esta reacción química es parte de un proceso llamado electrólisis del agua de mar, que extrae electrones del átomo de oxígeno del agua.

Para investigar esta hipótesis, Sweetman envió varios kilos de nódulos polimetálicos, que fueron recogidos del fondo del océano, al laboratorio de Geiger en Northwestern. Sweetman también visitó Northwestern en diciembre pasado y pasó una semana en el laboratorio de Geiger. Tan solo 1,5 voltios (el mismo voltaje que una pila AA normal) son suficientes para dividir el agua de mar. Sorprendentemente, el equipo registró voltajes de hasta 0,95 voltios en la superficie de nódulos individuales. Y cuando se agrupan varios nódulos, el voltaje puede ser mucho más significativo, como cuando se conectan las pilas en serie.

"Parece que hemos descubierto una ‘geobatería’ natural", aporta Geiger. "Estas geobaterías son la base para una posible explicación de la producción de oxígeno oscuro en el océano". Los investigadores coinciden en que la industria minera debería tener en cuenta este descubrimiento antes de planificar actividades de minería en aguas profundas. Según Geiger, la masa total de nódulos polimetálicos en la zona Clarion-Clipperton por sí sola es suficiente para satisfacer la demanda mundial de energía durante décadas. Pero Geiger considera que las actividades mineras de la década de 1980 son una advertencia.

"En 2016 y 2017, los biólogos marinos visitaron sitios que fueron explotados en la década de 1980 y descubrieron que ni siquiera las bacterias se habían recuperado en las áreas minadas", destaca Geiger.

"Sin embargo, en las regiones no explotadas, la vida marina floreció. Todavía se desconoce por qué esas 'zonas muertas' persisten durante décadas. Sin embargo, esto pone un asterisco importante sobre las estrategias para la minería del fondo marino, ya que la diversidad de fauna del fondo oceánico en áreas ricas en nódulos es mayor que en las selvas tropicales más diversas", concluye.