Tìm thấy ‘nhà máy’ sản xuất oxy nằm ở độ sâu 4.000m dưới mặt biển, mở ra hướng nghiên cứu mới về khả năng sinh sống ngoài Trái Đất

Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Geoscience vào ngày 22/7, các nhà khoa học đã phát hiện ra một hiện tượng kỳ thú tại vùng đứt gãy Clarion-Clipperton ở Bắc Thái Bình Dương. Nơi đây, những khối kết hạch kim loại dưới đáy biển có khả năng tự sản sinh oxy, được gọi là "oxy đen".

Những "nhà máy" oxy đen này rải rác khắp đáy Thái Bình Dương ở độ sâu khoảng 4.000m dưới mặt biển, có khả năng sản sinh oxy trong bóng tối hoàn toàn mà không có bất kỳ sự trợ giúp nào từ sinh vật sống nào. Phát hiện này hứa hẹn sẽ mở ra những hướng nghiên cứu mới về khả năng sinh sống ngoài Trái Đất, cũng như vai trò của kim loại trong quá trình hình thành sự sống, thách thức hiểu biết của chúng ta về quá trình xuất hiện sự sống trên Trái Đất.

Ban đầu, nhóm nghiên cứu của giáo sư Andrew Sweetman tại Hiệp hội Khoa học Hải dương Scotland (SAMS) nghi ngờ dữ liệu thu thập được từ cảm biến dưới đáy biển bị lỗi. Lý do là vì các nghiên cứu trước đây ở vùng biển sâu chỉ ghi nhận hiện tượng oxy bị tiêu thụ chứ không phải sản xuất. Tuy nhiên, sau khi cảm biến liên tục ghi nhận kết quả tương tự, Sweetman và cộng sự nhận ra họ đã có một phát hiện đột phá: sự tồn tại của cơ chế sản xuất oxy dưới đáy biển sâu.

Phát hiện này hoàn toàn đi ngược lại với hiểu biết trước đây về nguồn gốc oxy trong đại dương. Theo quan niệm truyền thống, oxy được tạo ra chủ yếu thông qua quá trình quang hợp của tảo và vi sinh vật ở tầng nước có ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, ở độ sâu hàng nghìn mét dưới đáy biển, nơi ánh sáng không thể len lỏi, các nhà khoa học tin rằng oxy chỉ được tiêu thụ bởi các sinh vật sống.

Kết quả nghiên cứu chỉ ra những khối kết hạch kim loại nhỏ tìm thấy ở vùng đứt gãy Clarion - Clipperton (CCZ) phía bắc Thái Bình Dương sản sinh oxy thông qua điện phân nước biển, trong đó nước biển tách thành oxy và hydro khi có dòng điện. Dòng điện này có thể đến từ chênh lệch điện thế tồn tại giữa ion sắt bên trong khối kết hạch, dẫn tới phân bố lại các electron.

Các khối kết hạch đa kim rất phổ biến ở đồng bằng biển thẳm của đại dương, khu vực đáy biển bằng phẳng ở độ sâu 3.000 - 6.000m dưới mặt biển. Thành phần chính của chúng bao gồm oxit sắt và mangan, nhưng điểm đặc biệt là sự hiện diện của các kim loại quan trọng như cobalt, nickel, lithium và cả nguyên tố đất hiếm cerium. Những kim loại này đóng vai trò thiết yếu trong sản xuất đồ điện tử và góp phần quan trọng vào sự phát triển của các công nghệ xanh,những công nghệ thải ít carbon thân thiện với môi trường.

Sweetman cùng các cộng sự đã thực hiện nghiên cứu đánh giá tác động tiềm ẩn của việc khai thác khối kết hạch đa kim đối với hệ sinh thái đáy biển tại CCZ, một đồng bằng vực thẳm rộng lớn 4,5 triệu km2 nằm giữa Hawaii và Mexico.

Nhóm nghiên cứu sử dụng buồng thí nghiệm đặc biệt để đo lường nồng độ oxy tại nhiều vị trí khác nhau. Theo thông lệ, lượng oxy giảm dần theo độ sâu do thiếu ánh sáng, dẫn đến hạn chế hoạt động quang hợp và sản xuất oxy. Tuy nhiên, dữ liệu thu thập lại cho thấy điều bất ngờ, thay vì sụt giảm thì lượng oxy tại đáy biển lại tăng đều đặn.

Nghiên cứu cũng dấy lên câu hỏi về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất cách đây 3,7 tỷ năm và thu hút sự quan tâm đối với khai thác khối kết hạch đa kim, có thể là nguồn oxy quan trọng đối với hệ sinh thái biển sâu.

>> ‘Siêu cường châu Á’ tuyên bố mở rộng thềm lục địa tại một loạt đảo trên Thái Bình Dương