Os cientistas dizem ter encontrado oxigénio onde não devia existir. Está lançada a caça por mais respostas
Fenómeno natural sem precedentes desafia a ideia de que o oxigénio só pode ser produzido a partir da luz solar, através da fotossíntese
Uma descoberta surpreendente, tornada pública em julho, de que rochas metálicas estavam aparentemente a produzir oxigénio no fundo do mar do Oceano Pacífico, onde nenhuma luz consegue penetrar, foi uma bomba científica.
A investigação inicial sugeriu que nódulos do tamanho de uma batata, ricos em metais, predominantemente encontrados a 4 mil metros (13.100 pés) abaixo da superfície na Zona Clarion-Clipperton, libertavam uma carga eléctrica, dividindo a água do mar em oxigénio e hidrogénio através de eletrólise. Este fenómeno natural sem precedentes desafia a ideia de que o oxigénio só pode ser produzido a partir da luz solar através da fotossíntese.
Andrew Sweetman, professor da Associação Escocesa de Ciências Marinhas do Reino Unido, que esteve na origem da descoberta, está a iniciar um projeto de três anos para investigar de forma mais aprofundada a produção de oxigénio “escuro”. Sweetman e a sua equipa estão a utilizar plataformas feitas à medida, equipadas com sensores que podem ser colocados a profundidades de 11 mil metros. A Fundação Nippon financia o projeto de investigação, no valor de 2,7 milhões de dólares (2,57 milhões de euros), que foi anunciado a 17 de janeiro.
A descoberta do oxigénio negro revelou quão pouco se sabe sobre o oceano profundo, e em particular sobre a Zona Clarion-Clipperton, ou CCZ. A região está a ser explorada para a extração em águas profundas de metais raros contidos nos nódulos rochosos. Estes últimos formam-se ao longo de milhões de anos, com os metais a desempenharem um papel fundamental nas novas tecnologias ecológicas.
“A nossa descoberta do oxigénio escuro foi uma mudança de paradigma na nossa compreensão do mar profundo e, potencialmente, da vida na Terra, mas suscitou mais perguntas do que respostas”, diz Sweetman, líder do grupo de ecologia e biogeoquímica do fundo do mar da sua instituição, num comunicado de imprensa. “Esta nova investigação permitir-nos-á investigar algumas destas questões científicas”.
Sweetman diz que o objetivo inicial do novo projeto é determinar se a produção de oxigénio escuro é replicada noutras áreas do CCZ onde os nódulos podem ser encontrados e depois desvendar exatamente como o oxigénio está a ser produzido.
Compreender melhor o fenómeno poderá também ajudar os cientistas espaciais a encontrar vida fora da Terra, acrescenta.
Oxigénio em locais inesperados
O oxigénio é difícil de produzir sem a energia contínua que provém da luz solar, mas outros cientistas também encontraram moléculas de oxigénio inesperadas em locais remotos e privados de luz. Sweetman afirma que a produção de oxigénio no escuro pode ser um fenómeno mais amplo que tem sido ignorado.
Emil Ruff, um microbiologista do Laboratório Biológico Marinho em Woods Hole, Massachusetts, detetou oxigénio em amostras de água doce em Alberta, entre dezenas a centenas de metros abaixo da pradaria canadiana, uma descoberta que ele e co-autores da Universidade de Calgary e da Instituição Oceanográfica Woods Hole relataram num estudo publicado em junho de 2023. Em alguns casos, o oxigénio escuro tinha sido isolado da atmosfera acima do solo durante mais de 40 mil anos.
Se o oxigénio não for continuamente adicionado a um ambiente (por árvores e plantas, por exemplo) acabará por desaparecer.
“Após 40 mil ou 30 mil anos (separado dos processos à superfície), não há razão para pensar que ainda haja oxigénio. Como o oxigénio é um aceitador de eletrões tão bom, normalmente oxida-se quimicamente ou oxida-se microbialmente”, diz Ruff. “Então, o que estava o oxigénio a fazer ali?
Tal como Sweetman, Ruff diz que inicialmente pensou que o oxigénio atmosférico tinha contaminado as suas amostras, que foram retiradas de 14 aquíferos subterrâneos. Dada a idade das amostras, qualquer oxigénio teria reagido com outras substâncias há muito tempo e desaparecido.
Depois de trabalhar pacientemente no laboratório e no terreno, Ruff acabou por descobrir que os micróbios na água estavam a produzir oxigénio. Aparentemente, os micróbios tinham desenvolvido um truque obscuro, mas muito bem conseguido, que lhes permitia produzir moléculas na ausência de luz.
Através de uma série de reações químicas, os micróbios foram capazes de quebrar compostos solúveis chamados nitritos, moléculas constituídas por um azoto e dois átomos de oxigénio, para produzir oxigénio molecular num processo conhecido como dismutação. Os micróbios também tinham a capacidade de utilizar o oxigénio para consumir metano na água para obter energia.
Além disso, Ruff descobriu que a quantidade de oxigénio produzida era suficiente para sustentar outra vida microbiana dependente de oxigénio nas águas subterrâneas.
“A natureza continua a surpreender-nos”, afirma. “Há tantas coisas que as pessoas dizem: 'Oh, isto é impossível', e mais tarde descobre-se que não é.”
Para investigar melhor o oxigénio negro, Ruff e a sua equipa foram a uma mina com 3 quilómetros de profundidade na África do Sul, em agosto, para recolher amostras de água que tinha ficado retida na rocha durante 1,2 mil milhões de anos.
Os cientistas já sabiam que a água da mina continha moléculas de oxigénio, mas não se sabe como se formaram. Ruff e os seus colegas ainda estão a estudar as amostras que recolheram, mas colocam duas hipóteses sobre a forma como as moléculas de oxigénio podem ser produzidas.
O local é explorado para extrair ouro e urânio, um metal radioativo. A radiólise, a divisão das moléculas de água através da radioatividade, é uma das formas possíveis de produzir oxigénio sem luz solar. Em alternativa, a produção de oxigénio poderia envolver micróbios em processos semelhantes aos que Ruff encontrou nas águas subterrâneas do Canadá.
Sweetman diz que o novo projeto também procurará compreender se quaisquer reações microbiais desempenharam um papel na produção de oxigénio escuro no fundo do mar. Em particular, o projeto irá analisar a forma como o hidrogénio é libertado durante a produção de oxigénio pelos nódulos metálicos e se o hidrogénio foi utilizado como fonte de energia para as comunidades de micróbios detetadas em partes do oceano profundo.
“Penso que ainda não temos o mecanismo completamente definido e vamos precisar de muito tempo para o descobrir”, afirma.
Ruff disse esperar colaborar com Sweetman e outros cientistas envolvidos na investigação do oxigénio escuro para compreender como a assinatura química do oxigénio produzido pela eletrólise da água do mar difere da produzida pelos micróbios ou pela radiólise.
O oxigénio negro e a busca por vida extraterrestre
Responsáveis da NASA estão interessados na investigação sobre a produção de oxigénio escuro porque pode contribuir para a compreensão científica de como a vida pode ser sustentada noutros planetas sem luz solar direta, indica Sweetman.
A agência espacial norte-americana, adianta, pretende realizar experiências para compreender qual a quantidade de energia necessária para potencialmente produzir oxigénio a pressões mais elevadas que ocorrem em Enceladus e Europa, as luas geladas de Saturno e Júpiter, respetivamente. Estas luas estão entre os alvos da investigação sobre a possibilidade de vida fora da Terra.
As empresas mineiras de águas profundas pretendem extrair o cobalto, o níquel, o cobre, o lítio e o manganês contidos nos nódulos para utilização em painéis solares, baterias de carros eléctricos e outras tecnologias ecológicas. Algumas empresas têm-se oposto à investigação de Sweetman.
Os críticos afirmam que a extração mineira em águas profundas pode danificar irrevogavelmente o ambiente subaquático imaculado e perturbar a forma como o carbono é armazenado no oceano, contribuindo para o agravar da crise climática.
A The Metals Co. diz ter apresentado uma refutação à Nature Geoscience, a revista que publicou a investigação original. A apresentação está a ser revista pelos pares, mas ainda não foi publicada, disse a empresa.
Sweetman diz que está ciente da reação crítica e que irá responder “através de canais revistos por pares”.
“Estamos completamente convencidos de que este é um processo real que está a decorrer no fundo do mar”, sublinha.
Sweetman também diz que era prudente adiar a exploração de recursos no fundo do mar até que o ecossistema seja mais bem compreendido.
Amy Gartman, oceanógrafa investigadora e chefe do projeto global de minerais marinhos do Centro de Ciências Marinhas e Costeiras do Pacífico do Serviço Geológico dos EUA em Santa Cruz, Califórnia, diz que o USGS não observou quaisquer fenómenos elétricos nos nódulos de ferromanganês examinados até agora. Gartman não esteve envolvida na investigação de Sweetman ou de Ruff.
“Os investigadores estão atualmente a tentar reproduzir os fenómenos relatados por Sweetman e outros”, indica a oceanógrafa. “A investigação científica é um processo e pode demorar algum tempo até se chegar a uma resposta conclusiva.”
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