พบ “ดาร์กออกซิเจน” ใต้ทะเลลึก ออกซิเจนปริศนาที่ไม่ได้เกิดจากสิ่งมีชีวิต

“ก๊าซออกซิเจน” เป็นก๊าซสำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดบนโลก โดยเฉพาะในกระบวนการหายใจของมนุษย์ โดยที่ผ่านมาเชื่อกันว่า ก๊าซออกซิเจนเกิดได้จากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ผ่านกระบวนการสังเคราะห์แสงของพืช สาหร่าย และแพลงก์ตอนบางชนิด ซึ่งแน่นนอนว่าต้องใช้แสงแดดเป็นหนึ่งในองค์ประกอบ

แต่ล่าสุด ในส่วนลึกของมหาสมุทรแปซิฟิกอันมืดมิด นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบออกซิเจนปริศนาไม่ได้ถูกผลิตขึ้นโดยสิ่งมีชีวิต แต่เกิดจากก้อนโลหะรูปทรงมันฝรั่งที่ปล่อยกระแสไฟฟ้าได้เกือบเท่ากับถ่านขนาด AA

Magnific/Freepik

พวกเขาเรียกออกซิเจนที่พบนี้ว่า “ดาร์กออกซิเจน” (Dark Oxygen) เพราะเป็นออกซิเจนที่เกิดในความมืดที่ไม่มีแสงสว่าง

การค้นพบที่น่าประหลาดใจนี้อาจสร้างความเปลี่ยนแปลงต่อทฤษฎีการกำเนิดของสิ่งมีชีวิต โดยอาจทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องคิดใหม่ว่า สิ่งมีชีวิตแรกเริ่มบนโลกจริง ๆ แล้วเกิดขึ้นได้อย่างไร

ทีมนักวิจัยระบุว่า ที่ใต้พื้นผิวมหาสมุทรแปซิฟิกลึก 4 กิโลเมตรซึ่งแสงแดดส่องไม่ถึง มีการพบแร่ธาตุขนาดเล็กที่เรียกว่า “ก้อนโพลีเมทัลลิก” (Polymetallic Nodule) ซึ่งสามารถผลิตดาร์กออกซิเจนได้

การค้นพบนี้เกิดขึ้นในเขตแคลเรียน-คลิปเปอร์ตัน (CCZ) ซึ่งเป็นที่ราบลึกที่ทอดยาวระหว่างฮาวายและเม็กซิโก โดยบริษัทเหมืองแร่มีแผนจะเริ่มเก็บเกี่ยวก้อนโลหะดังกล่าว

ก้อนโลหะนี้อุดมไปด้วยธาตุโลหะ เช่น โคบอลต์ นิกเกิล ทองแดง และแมงกานีส ซึ่งทั้งหมดนี้มีประโยชน์ในแบตเตอรี่ สมาร์ทโฟน กังหันลม และแผงโซลาร์เซลล์

ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติได้ส่งเรือขนาดเล็กไปที่ CCZ โดยมีเป้าหมายเพื่อศึกษาผลกระทบของการขุดโลหะต่อสัตว์แปลก ๆ ใต้ทะเลลึก

แอนดรูว์ สวีตแมน จากสมาคมวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งสกอตแลนด์ (SAMS) หนึ่งในทีมวิจัย กล่าวว่า “เรากำลังพยายามวัดอัตราการใช้ออกซิเจนที่พื้นทะเล” และบอกว่า โดยปกติแล้ว ปริมาณออกซิเจนที่พื้นทะเลจะลดลง เพราะสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกต้องใช้ในการหายใจ”

แต่สิ่งที่พวกเขาพบกลับตรงกันข้าม เพราะปริมาณออกซิเจนกลับเพิ่มขึ้น ทั้งที่สิ่งนี้ไม่ควรเกิดขึ้นในความมืดสนิทซึ่งไม่มีการสังเคราะห์ด้วยแสง

ตอนแรกนักวิจัยคิดว่าเซ็นเซอร์ใต้น้ำของพวกเขาขัดข้อง ดังนั้นพวกเขาจึงนำก้อนโลหะขึ้นมาบนเรือเพื่อทำการทดสอบซ้ำ และพบว่าปริมาณออกซิเจนเพิ่มขึ้นจริง ๆ

ยังไม่ชัดเจนว่า ก้อนโลหะสามารถสร้างออกซิเจนได้อย่างไร แต่เบื้องต้นจากการทดลองหลายครั้ง นักวิจัยได้ตัดกระบวนการทางชีววิทยา เช่น จุลินทรีย์ ออกไป และตั้งสมมติฐานว่า ออกซิเจนอาจถูกปล่อยออกมาจากแมงกานีสออกไซด์ในก้อนโลหะ แต่สวีตแมนก็เชื่อว่านั่นไม่ใช่เหตุผลที่แท้จริง

ด้าน เครก สมิธ ศาสตราจารย์กิตติคุณด้านสมุทรศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยฮาวาย ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการศึกษา บอกว่า “Geobattery” หรือแบตเตอรี่ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติในการก่อตัวทางธรณีวิทยา อาจเป็นคำอธิบายที่สมเหตุสมผลที่สุดสำหรับการเกิดดาร์กออกซิเจน

“สำหรับการค้นพบใหม่ใด ๆ ก็ตาม อาจมีคำอธิบายอื่น แต่การผลิตดาร์กออกซิเจนเป็นสิ่งที่ไม่สามารถประเมินได้จริง ๆ ด้วยลักษณะที่จำกัดของการศึกษาครั้งนี้” สมิธกล่าว

นอกจากนั้น พวกเขายังสังเกตเห็นว่าก้อนโลหะนั้นมีประจุไฟฟ้าที่น่าตกใจ สวีตแมนบอกว่า “บนพื้นผิวของก้อนโลหะ เราพบแรงดันไฟฟ้าที่เกือบจะสูงพอ ๆ กับถ่านขนาด AA อย่างน่าประหลาดใจ”

เขาเสริมว่า ประจุไฟฟ้านี้สามารถแยกน้ำทะเลออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนได้ในกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลซิสของน้ำทะเล ซึ่งปฏิกิริยาเคมีนี้จะเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าประมาณ 1.5 โวลต์ หรือประมาณขนาดประจุของถ่าน AA นั่นเอง

นิโคลัส โอเวนส์ ผู้อำนวยการ SAMS กล่าวว่า การค้นพบนี้เป็นหนึ่งในการค้นพบที่น่าตื่นเต้นที่สุดในสาขาวิทยาศาสตร์มหาสมุทรในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

“การค้นพบออกซิเจนที่ผลิตขึ้นนอกเหนือจากการสังเคราะห์ด้วยแสง ทำให้เราต้องคิดใหม่ว่า วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนบนโลกนี้จริง ๆ แล้วเกิดขึ้นได้อย่างไร” เขากล่าว

โอเวนส์เสริมว่า “มุมมองทั่วไปคือ ออกซิเจนถูกสร้างขึ้นครั้งแรกเมื่อประมาณ 3 พันล้านปีก่อนโดยจุลินทรีย์โบราณที่เรียกว่าไซยาโนแบคทีเรีย และหลังจากนั้นก็มีการพัฒนาสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนอย่างค่อยเป็นค่อยไป”

สวีตแมนกล่าวว่า การค้นพบของทีมแสดงให้เห็นว่า “ชีวิตสามารถเกิดขึ้นจากที่อื่นได้ที่ไม่ใช่บนบก และหากกระบวนการนี้เกิดขึ้นบนโลกของเรา มันจะช่วยสร้างแหล่งอาศัยที่มีออกซิเจนในดาวมหาสมุทรอื่น ๆ เช่น ดวงจันทร์เอนเซลาดัสและยูโรปา และเปิดโอกาสให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ได้หรือไม่”

 

อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ที่นี่

เรียบเรียงจาก CNN / The Guardian

เช็กโปรแกรม และผลการแข่งขัน "ฟุตบอล" ศึกโอลิมปิก ปารีสเกมส์ 2024