Découverte choquante d’« oxygène noir » au fond des océans, à 13 000 pieds sous la surface

Des scientifiques découvrent que les minéraux métalliques décomposent l'eau pour générer de « l'oxygène noir ».

Une étude internationale révèle que les minéraux des fonds marins produisent de l’oxygène dans l’obscurité totale, suggérant une source d’oxygène alternative qui pourrait précéder la vie photosynthétique. Cette découverte a des implications majeures pour l’exploitation minière des fonds marins, soulignant la nécessité de pratiques durables pour protéger ces sources d’oxygène nouvellement découvertes.

Découverte de la production d'oxygène dans les profondeurs de l'océan

Une équipe internationale de chercheurs, dont un Université du nord-ouest Un chimiste a découvert que les minéraux métalliques présents dans les profondeurs de l'océan produisent de l'oxygène, à 13 000 pieds sous la surface.

Cette découverte surprenante remet en cause les hypothèses de longue date selon lesquelles seuls les organismes photosynthétiques, comme les plantes et les algues, produisent l'oxygène de la Terre. Mais cette nouvelle découverte montre qu'il existe peut-être une autre façon de procéder. Il semblerait que l'oxygène puisse également être produit au fond de la mer, là où aucune lumière ne peut pénétrer, pour soutenir la vie marine qui respire de l'oxygène (aérobie) et vit dans l'obscurité la plus totale.

L'étude sera publiée lundi (22 juillet) dans la revue Géosciences de la nature.

Dévoiler la source : les nodules polymétalliques

Andrew Sweetman, de l'Association écossaise des sciences marines (SAMS), a fait la découverte de « l'oxygène noir » alors qu'il effectuait des travaux de terrain à bord d'un navire dans l'océan Pacifique. Franz Geiger, de Northwestern, a dirigé les expériences d'électrochimie, qui pourraient expliquer cette découverte.

« Pour que la vie aérobie puisse apparaître sur la planète, il fallait de l’oxygène, et nous savons que l’approvisionnement en oxygène de la Terre a commencé avec les organismes photosynthétiques », a déclaré Sweetman, qui dirige le groupe de recherche sur l’écologie et la biogéochimie des fonds marins au SAMS. « Mais nous savons maintenant que de l’oxygène est produit dans les profondeurs marines, où il n’y a pas de lumière. Je pense donc que nous devons nous poser des questions telles que : où la vie aérobie a-t-elle pu naître ? »

Les nodules polymétalliques, des gisements minéraux naturels qui se forment au fond des océans, sont au cœur de la découverte. Mélange de divers minéraux, les nodules mesurent entre de minuscules particules et la taille d'une pomme de terre moyenne.

Conséquences pour l’exploitation minière en eaux profondes

« Les nodules polymétalliques qui produisent cet oxygène contiennent des métaux tels que le cobalt, le nickel, le cuivre, le lithium et le manganèse, qui sont tous des éléments essentiels utilisés dans les batteries », a déclaré Geiger, co-auteur de l’étude. « Plusieurs grandes sociétés minières cherchent désormais à extraire ces précieux éléments du fond marin à des profondeurs de 10 000 à 20 000 pieds sous la surface. Nous devons repenser la manière d’extraire ces matériaux, afin de ne pas épuiser la source d’oxygène dont dispose la vie en haute mer. »

Geiger est professeur de chimie Charles E. et Emma H. ​​Morrison au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre de l'Institut international de nanotechnologie et de l'Institut Paula M. Trienens pour l'énergie et la durabilité.

« Quelque chose de révolutionnaire et d’inattendu »

Sweetman a fait cette découverte en échantillonnant le fond marin de la zone Clarion-Clipperton, une crête sous-marine montagneuse qui s'étend sur près de 7 200 kilomètres le long du quadrant nord-est de l'océan Pacifique. Lorsque son équipe a détecté initialement de l'oxygène, il a supposé que l'équipement devait être cassé.

« Lorsque nous avons reçu ces données, nous avons pensé que les capteurs étaient défectueux, car toutes les études menées dans les profondeurs marines n’ont observé que la consommation d’oxygène plutôt que sa production », a déclaré Sweetman. « Nous rentrions à la maison et réétalonnions les capteurs, mais au fil des 10 années, ces étranges mesures d’oxygène ont continué à apparaître.

« Nous avons décidé d’utiliser une méthode de secours qui fonctionnait différemment des capteurs optodes que nous utilisions. Lorsque les deux méthodes ont donné le même résultat, nous avons su que nous étions sur une piste révolutionnaire et inédite. »

Des « Beobatteries » cachées en jeu

En été 2023, Sweetman a contacté Geiger pour discuter des explications possibles de la source d'oxygène. Dans ses travaux précédents, Geiger avait découvert que la rouille, lorsqu'elle était combinée à l'eau salée, pouvait générer de l'électricité. Les chercheurs se sont demandé si les nodules polymétalliques des profondeurs océaniques généraient suffisamment d'électricité pour produire de l'oxygène. Cette réaction chimique fait partie d'un processus appelé électrolyse de l'eau de mer, qui extrait les électrons de l'oxygène de l'eau atome.

Pour étudier cette hypothèse, Sweetman a expédié plusieurs kilos de nodules polymétalliques, recueillis au fond de l'océan, au laboratoire de Geiger à Northwestern. Sweetman a également visité Northwestern en décembre dernier, passant une semaine dans le laboratoire de Geiger.

1,5 volt seulement, soit la même tension qu’une pile AA classique, suffit à diviser l’eau de mer. Étonnamment, l’équipe a enregistré des tensions allant jusqu’à 0,95 volt à la surface de nodules individuels. Et lorsque plusieurs nodules sont regroupés, la tension peut être beaucoup plus importante, tout comme lorsque des piles sont connectées en série.

« Il semble que nous ayons découvert une « géobatterie » naturelle », a déclaré Geiger. « Ces géobatteries sont à la base d’une possible explication de la production d’oxygène noir par l’océan. »

Une nouvelle considération pour les mineurs

Les chercheurs conviennent que l’industrie minière devrait tenir compte de cette découverte avant de planifier des activités d’exploitation minière en eaux profondes. Selon Geiger, la masse totale de nodules polymétalliques de la zone Clarion-Clipperton suffirait à elle seule à répondre à la demande mondiale en énergie pendant des décennies. Mais Geiger considère les efforts d’exploitation minière des années 1980 comme un exemple édifiant.

« En 2016 et 2017, des biologistes marins ont visité des sites exploités dans les années 1980 et ont constaté que même les bactéries ne s’étaient pas rétablies dans les zones exploitées », a déclaré Geiger. « Dans les régions non exploitées, en revanche, la vie marine a prospéré. On ne sait toujours pas pourquoi de telles « zones mortes » persistent pendant des décennies. Cependant, cela met un astérisque majeur sur les stratégies d’exploitation minière des fonds marins, car la diversité de la faune des fonds marins dans les zones riches en nodules est plus élevée que dans les forêts tropicales humides les plus diversifiées. »

L’étude a été soutenue par Nauru Ocean Resources Inc., une filiale de The Metals Company Inc.