L’oxygène produit dans les profondeurs marines soulève des questions sur la vie extraterrestre

Ces roches des profondeurs, appelées nodules polymétalliques, n’hébergent pas seulement un nombre surprenant de créatures marines. Une équipe de scientifiques comprenant des experts de l’Université de Boston a découvert qu’ils produisaient également de l’oxygène sur le fond marin.

Cette découverte est une surprise étant donné que l’oxygène est généralement créé par les plantes et les organismes avec l’aide du soleil, et non par les roches situées au fond de l’océan. Environ la moitié de tout l’oxygène que nous respirons est produit près de la surface de l’océan par le phytoplancton qui photosynthèse tout comme les plantes terrestres. Puisque le soleil est nécessaire à la photosynthèse, découvrir la production d’oxygène au fond de la mer, là où il n’y a pas de lumière, renverse les idées reçues. C’était tellement inattendu que les scientifiques impliqués dans l’étude ont d’abord pensé que c’était une erreur.

« C’était vraiment bizarre, parce que personne ne l’avait jamais vu auparavant », explique Jeffrey Marlow, professeur adjoint de biologie à la BU College of Arts & Sciences et co-auteur de l’étude publiée dans Géosciences naturelles.

En tant qu’expert des microbes qui vivent dans les habitats les plus extrêmes de la planète, comme la lave durcie et les sources hydrothermales des profondeurs marines, Marlow a d’abord soupçonné que l’activité microbienne pourrait être responsable de la production d’oxygène. L’équipe de recherche a utilisé des chambres sous-marines qui atterrissent sur le fond marin et enferment l’eau de mer, les sédiments, les nodules polymétalliques et les organismes vivants. Ils ont ensuite mesuré l’évolution des niveaux d’oxygène dans les chambres sur 48 heures. S’il y a de nombreux organismes respirant de l’oxygène, les niveaux diminueront normalement, en fonction de l’activité animale présente dans la chambre. Mais dans ce cas, l’oxygène augmentait.

« Nous avons effectué de nombreux dépannages et constaté que les niveaux d’oxygène augmentaient plusieurs fois après cette mesure initiale », explique Marlow. « Nous sommes donc désormais convaincus qu’il s’agit d’un véritable signal. »

Lui et ses collègues étaient à bord d’un navire de recherche chargé d’en apprendre davantage sur l’écologie de la ZCC, qui s’étend sur 1,7 million de miles carrés entre Hawaï et le Mexique, pour une étude environnementale parrainée par The Metals Company, une société minière en eaux profondes intéressée par l’extraction. les roches en masse pour les métaux. Après avoir mené des expériences à bord du navire, Marlow et l’équipe, dirigée par Andrew Sweetman de l’Association écossaise pour les sciences marines, ont conclu que le phénomène n’était pas principalement causé par l’activité microbienne, malgré l’abondance de nombreux types différents de microbes à la fois à l’intérieur et à l’intérieur. les rochers.

Les nodules polymétalliques sont constitués de métaux rares, notamment le cuivre, le nickel, le cobalt, le fer et le manganèse, c’est pourquoi les entreprises souhaitent les exploiter. Il s’avère, selon l’étude, que ces métaux densément emballés déclenchent probablement « l’électrolyse de l’eau de mer ». Cela signifie que les ions métalliques dans les couches rocheuses sont répartis de manière inégale, créant une séparation des charges électriques, tout comme ce qui se passe à l’intérieur d’une batterie. Ce phénomène crée suffisamment d’énergie pour diviser les molécules d’eau en oxygène et hydrogène. Ils ont nommé cet « oxygène sombre », car il s’agit d’oxygène produit sans lumière du soleil. Ce qui reste flou, c’est le mécanisme exact par lequel cela se produit, si les niveaux d’oxygène varient à travers la CCZ et si l’oxygène joue un rôle important dans le maintien de l’écosystème local.

The Metals Company qualifie les nodules polymétalliques de « batterie dans la roche » et déclare sur son site Internet que leur exploitation pourrait accélérer la transition vers des véhicules électriques alimentés par batterie et affirme que l’exploitation minière sur terre ne serait finalement plus nécessaire. Jusqu’à présent, l’exploitation minière dans la ZCC est exploratoire, mais l’Autorité internationale des fonds marins des Nations Unies, qui gère la zone, pourrait commencer à prendre des décisions concernant l’exploitation minière dès l’année prochaine. La Metals Company travaille avec les États du Pacifique de Nauru, Tonga et Kiribati pour avoir accès aux licences minières, mais de nombreux autres pays du Pacifique Sud, notamment Palau, Fidji et Tuvalu, ont clairement soutenu un moratoire ou une pause dans l’exploitation minière. plans. Des groupes environnementalistes comme Greenpeace et Ocean Conservancy réclament une interdiction permanente, et les opposants à l’opération craignent qu’elle puisse causer des dommages irréversibles aux fonds marins.

Entre-temps, les scientifiques ont commencé à étudier les impacts potentiels de la perturbation d’un écosystème largement inexploré. Ce Géosciences naturelles Le document apporte un aperçu des conditions de base de la région avant le début de toute exploitation minière à grande échelle.

« Nous ne connaissons pas toutes les implications, mais pour moi, cette découverte suggère que nous devrions réfléchir en profondeur aux conséquences de la modification de ces systèmes sur la communauté animale », explique Marlow, puisque tous les animaux ont besoin d’oxygène pour survivre.

Le CCZ constitue également l’environnement idéal pour étudier les plus petits organismes de la planète, tels que les bactéries et les archées (organismes unicellulaires) présents dans les sédiments et sur les nodules. Marlow et son co-auteur Peter Schroedl (GRS’25), doctorant dans le programme d’écologie, de comportement et d’évolution de la BU, se concentrent particulièrement sur l’utilisation de microbes trouvés dans des environnements extrêmes comme le CCZ comme modèles pour trouver la vie unicellulaire sur d’autres planètes et lunes – puisque les déserts, les volcans et les évents du fond marin sont les endroits les plus similaires aux nombreuses lunes de Mars et de Saturne. C’est ce qu’on appelle l’astrobiologie, un domaine qui cherche à éclairer la recherche de vie extraterrestre en étudiant les systèmes terrestres.

« La vie dans des environnements comme la CCZ offre l’opportunité d’étudier des écosystèmes qui se sont développés sous des pressions et des contraintes évolutives distinctes », explique Schroedl, qui travaille dans le laboratoire de Marlow. Ces conditions – la profondeur, la pression et l’environnement aquatique – sont « analogues aux conditions que nous avons mesurées ou que nous espérons découvrir sur les lunes glacées », dit-il.

Par exemple, la lune de Jupiter, Encelade, et la lune de Saturne, Europe, sont recouvertes de couches de glace sans que la lumière du soleil n’atteigne l’eau emprisonnée en dessous. « Qui sait, si ces types de roches se trouvent sous la glace et produisent de l’oxygène, cela pourrait permettre l’existence d’une biosphère plus productive », explique Marlow. « Si la photosynthèse n’est pas nécessaire pour produire de l’oxygène, alors d’autres planètes dotées d’océans et de roches riches en métaux comme ces nodules pourraient abriter une biosphère plus évoluée que ce que nous pensions possible dans le passé. »

Il y a beaucoup de questions à poser, dit Marlow, sur ce que la découverte de l’oxygène sombre signifie pour les océans extraterrestres et les nôtres.

« Pour la plupart, nous considérons les profondeurs marines comme un endroit où les matières en décomposition tombent et où les animaux mangent les restes. Mais cette découverte recalibre cette dynamique », dit-il. « Cela nous aide à voir les profondeurs de l’océan comme un lieu de production, semblable à ce que nous avons découvert avec les suintements de méthane et les sources hydrothermales qui créent des oasis pour les animaux marins et les microbes. Je pense que c’est une inversion amusante de la façon dont nous avons tendance à penser à l’océan. mer profonde. »