„Dunkler Sauerstoff“ ist ein Bestandteil in der Tiefsee der sogenannten Clarion-Clipperton-Zone. Forscher konnten nachweisen, dass Metallknollen dort Sauerstoff produzieren – und zwar ohne Licht und Fotosynthese.
Forschern gelang in einem etwa 7.000 Kilometer langen Gebiet im Pazifik namens Clarion-Clipperton-Zone (CCZ) eine neue Entdeckung. Dort produzierten metallische Knollen am Meeresboden Sauerstoff, ohne dass Licht oder Fotosynthese erforderlich waren. Das Team definiert dieses Phänomen als „dunkler Sauerstoff“. Die Zone ist bekannt für ihre reichhaltigen Manganknollen, die wertvolle Rohstoffe wie Nickel und Kobalt enthalten.
Unter der Leitung von Andrew K. Sweetman von der Scottish Association for Marine Science machte das internationale Team die Entdeckung. Es stellte fest, dass der Sauerstoffgehalt in der Tiefsee innerhalb von zwei Tagen signifikant anstieg. Dies stellt die bisherigen Annahmen über die Notwendigkeit von Licht für die Sauerstoffproduktion infrage.
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Dunkler Sauerstoff entsteht durch Elektrolyse
Der mögliche Mechanismus hinter der Sauerstoffproduktion ist die Wasserelektrolyse durch elektrochemische Potenziale. Diese erzeugt die Manganknollen und fungiert somit als Batterie. Eine Knolle erreicht dabei eine Spannung von bis zu 0,95 Volt. Zwar ist für eine vollständige Elektrolyse eine Spannung von etwa 1,5 Volt erforderlich, aber bestimmte chemische Prozesse senken diese Schwelle.
Die Knollen bestehen aus mehreren Schichten von Metalloxiden, die zu elektrischer Spannung führt. Diese spaltet Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff auf. Insbesondere die Manganoxide, die reich an Übergangsmetallen wie Nickel sind, agieren als effektive Katalysatoren für diese Reaktionen.
Manganknollen als essenzieller Bestandteil des Ökosystems?
Die Entdeckung könnte große Auswirkungen auf unser Verständnis der Tiefsee und der Anfänge des aeroben Lebens auf der Erde haben. Es stellt sich die Frage, ob solch eine Sauerstoffproduktion auch in der Frühzeit des Lebens auf der Erde eine Rolle gespielt haben könnte. Zudem gibt es Implikationen für den Tiefseebergbau, da das neu entdeckte Phänomen mögliche ökologische Auswirkungen der Ressourcennutzung in der CCZ aufwirft.
Die Manganknollen sehen viele Untersuchungen bisher als potenzielle Rohstoffquelle. Doch sie könnten auch eine unbekannte Rolle im marinen Ökosystem spielen. Obwohl der „dunkle Sauerstoff“ nicht vollkommen neu ist, wurden frühere Beobachtungen oft als Messfehler abgetan. Nun nehmen Forscher das Phänomen ernst. Um das Phänomen besser zu verstehen, sind aber weitere Studien erforderlich.
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