En 2013, un misterio marino fue descubierto por personal a bordo de un barco en una remota región del océano Pacífico. Este fenómeno resultó tan inverosímil que Andrew Sweetman, un científico especializado en oceanografía, llegó a sospechar que su equipo de monitoreo estaba defectuoso.
Los sensores parecían indicar la producción de oxígeno en el lecho marino a una profundidad de 4.000 metros, un lugar donde la luz del sol no puede llegar. Esta extraña observación se repitió en tres expediciones posteriores en la zona conocida como Clarion-Clipperton.
“Les dije a mis alumnos que guardaran los sensores, que los enviaríamos de vuelta al fabricante para su revisión, porque las lecturas parecían absurdas”, comentó Sweetman, quien es profesor en la Asociación Escocesa de Ciencias Marinas y lidera el grupo de biogeoquímica y ecología del fondo marino en la institución. “Y cada vez, el fabricante respondía: ‘Los sensores están funcionando correctamente. Están calibrados’”.
Normalmente, organismos fotosintéticos como las plantas, el plancton y las algas producen oxígeno utilizando la luz solar, que luego se difunde a las profundidades del océano. Sin embargo, estudios previos indicaban que en las profundidades del mar, el oxígeno solo se consumía y no se producía. Esto es lo que había aprendido Sweetman.
¿Qué es el oxígeno oscuro?
Ahora, la investigación de su equipo desafía esta creencia arraigada, al descubrir oxígeno generado sin la necesidad de fotosíntesis.
“Hay que ser prudente al observar algo que contradice lo que se espera”, afirmó Sweetman.
El estudio, publicado en la revista Nature Geoscience, revela cuánto desconocemos todavía sobre las profundidades oceánicas y destaca lo que está en juego en la carrera por explotar el fondo marino en busca de metales y minerales raros. El descubrimiento de una nueva fuente de oxígeno en el planeta, aparte de la fotosíntesis, también podría tener importantes implicaciones para entender los orígenes de la vida.
Sweetman realizó esta inesperada observación de oxígeno “oscuro” mientras evaluaba la biodiversidad en un área destinada a la extracción de nódulos polimetálicos, que son del tamaño de una patata. Estos nódulos se forman a lo largo de millones de años mediante procesos químicos que hacen que los metales precipiten alrededor de fragmentos de conchas, picos de calamar y dientes de tiburón, cubriendo una vasta área del fondo marino.
Los metales presentes en los nódulos, como el cobalto, el níquel, el cobre, el litio y el manganeso, son muy demandados para su uso en tecnologías ecológicas, como paneles solares y baterías de automóviles eléctricos. Sin embargo, los críticos advierten que la minería en aguas profundas podría dañar irreversiblemente el entorno submarino, perturbando tanto los ecosistemas de aguas medias como los organismos que habitan en el fondo marino.
Además, señalan que la minería podría alterar el almacenamiento de carbono en el océano, contribuyendo a la crisis climática.
En el experimento de 2013, Sweetman y su equipo utilizaron un módulo de aterrizaje en las profundidades del océano, que se hunde hasta el fondo marino para introducir una cámara, más pequeña que una caja de zapatos, en el sedimento. Esta cámara encierra una pequeña área del fondo marino y un volumen de agua sobre ella.
Sweetman esperaba que los sensores detectaran una disminución gradual de los niveles de oxígeno a medida que los animales microscópicos lo inhalaran. Con estos datos, planeaba calcular el “consumo de oxígeno de la comunidad de sedimentos”, una medida crucial para comprender la actividad de la fauna y los microorganismos del fondo marino.
No fue hasta 2021, cuando utilizó otro método de respaldo para detectar oxígeno y obtuvo el mismo resultado, que aceptó que se estaba produciendo oxígeno en el fondo marino y decidió investigar más a fondo.
“Pensé: ‘Dios mío, durante los últimos ocho o nueve años, he estado ignorando algo profundo y significativo’”, recordó Sweetman.
A lo largo de casi una década, Sweetman observó este fenómeno repetidamente en varios lugares de la zona Clarion-Clipperton, una vasta región que se extiende más de 6.400 kilómetros y está fuera de la jurisdicción de cualquier país.
El equipo tomó muestras de sedimentos, agua de mar y nódulos polimetálicos para estudiarlas en el laboratorio y tratar de comprender cómo se producía el oxígeno.
Mediante una serie de experimentos, los investigadores descartaron procesos biológicos, como la actividad microbiana, y señalaron los propios nódulos como el origen del fenómeno. Inicialmente, pensaron que el oxígeno podría liberarse del óxido de manganeso en los nódulos, pero Sweetman descartó esta posibilidad.
Un avance significativo ocurrió cuando Sweetman vio un documental sobre la minería en aguas profundas en el bar de un hotel en São Paulo, Brasil. En el documental, alguien mencionó: “Eso es una batería en una roca”. Al escuchar esto, Sweetman se preguntó si el fenómeno podría ser electroquímico, similar al funcionamiento de una batería.
Sweetman se puso en contacto con Franz Geiger, un electroquímico de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois. Juntos, investigaron más a fondo. Utilizando un dispositivo llamado multímetro para medir pequeños voltajes, registraron lecturas de 0,95 voltios desde la superficie de los nódulos.
Aunque estas lecturas eran inferiores al voltaje de 1,5 requerido para la electrólisis del agua de mar, sugerían que podrían producirse voltajes significativos cuando los nódulos se agrupaban.
“Parece que hemos descubierto una ‘geobatería’ natural”, dijo Geiger, profesor de química en la Universidad Northwestern. “Estas geobaterías podrían explicar la producción de oxígeno oscuro en el océano”.