Un mécanisme nouvellement découvert pourrait expliquer la découverte de choc l'année dernière que l'oxygène est produit par des nodules métalliques sur le fond marin – et cela pourrait également se produire sur d'autres planètes
Les nodules de manganèse sur le fond marin semblent être une source d'oxygène – et peuvent avoir été formés par des bactéries
Les nodules métalliques trouvés au plus profond de la mer semblent produire des quantités importantes d'oxygène par un mécanisme inconnu, ont révélé des chercheurs l'année dernière. Maintenant, nous avons peut-être découvert comment cela se passe – et le même processus pourrait également produire de l'oxygène pour aider Terraform Mars.
Chaomin Sun à l'Académie chinoise des sciences de Pékin et ses collègues ont découvert que deux espèces de bactéries en haute mer peuvent produire de grandes quantités d'oxygène. De plus, ce processus pourrait former les nodules métalliques comme un effet secondaire, expliquant pourquoi ces minéraux semblent produire cet oxygène «sombre».
«Je suis très surpris par la quantité de production d'oxygène par ces bactéries en haute mer», explique Sun. «Cette voie fonctionne indépendamment du rayonnement solaire et de la photosynthèse.»
L'orthodoxie scientifique est que tout l'oxygène dans les océans provient de la photosynthèse – la séparation légère de l'eau par les organismes dans les eaux supérieures en oxygène et hydrogène. Ces dernières années, il a été découvert que quelques bactéries et archées peuvent produire de l'oxygène dans l'obscurité, mais les quantités sont si petites qu'elles n'étaient pas jugées importantes.
Puis en 2013, Andrew Sweetman à la Scottish Association for Marine Science a détecté la production d'oxygène dans la plaine abyssale des milliers de mètres. Il l'a rejeté comme une erreur d'instrument, mais quand il a trouvé la même chose des années plus tard, il a commencé à enquêter.
L'année dernière, son équipe a publié un article controversé affirmant que les nodules métalliques sur le fond marin produisent suffisamment d'oxygène pour façonner les écosystèmes locaux et auraient même pu jouer un rôle dans l'évolution de la vie. Mais les critiques ont soulevé diverses objections, notamment en soulignant que les nodules contiennent de l'oxyde de manganèse qui ne peut se former que si l'oxygène est déjà présent – régissant probablement ce processus comme liant la première vie.
Maintenant, l'équipe de Sun a montré que lorsque deux souches de bactéries profondes sont cultivées en présence de nitrate (non3 ions), ils le réduisent à l'ammonium, libérant de l'oxygène dans le processus – une réaction auparavant inconnue. «La concentration en oxygène dissoute est plus de 300 fois plus élevée que celle produite par une archaea oxydante à l'ammoniac précédemment signalée», explique Sun.
Un tel oxygène pourrait être crucial pour certains microbes dépendants de l'oxygène et même les petits animaux, suggère l'équipe, à la fois sur Terre et peut-être ailleurs. «L'oxygène foncé microbien pourrait être une source d'oxygène importante dans les mondes océaniques riches en nitrate, même en l'absence de lumière», indique le papier de l'équipe. Les nitrates ont été trouvés sur Mars, donc ce processus pourrait aider à terraformer la planète, suggère l'équipe. «Les concentrations sont suffisantes pour soutenir la production anaérobie d'oxygène anaérobie dépendante du nitrate microbien que nous proposons», explique Sun.
De plus, l'équipe de Sun a également constaté que lorsque le manganèse est présent, l'oxyde de manganèse se précipite, suggérant que les nodules métalliques pourraient être formés par des bactéries.
Sweetman dit que les résultats pourraient expliquer la production d'oxygène que son équipe a rapporté. «C'est très excitant», dit-il. Les nitrates sont abondants dans les sédiments du fond marin, explique Sweetman. « Vous avez donc pas mal de choses qui peuvent être utilisées pour ce processus. »
Son équipe a essayé d'exclure une explication microbienne en ajoutant un poison pour tuer les microbes, les amenant à suggérer à la place qu'un processus électrochimique pourrait être impliqué. «(Mais), nous ne pouvions pas garantir que le poison s'est infiltré dans tous les espaces de pores disponibles dans les sédiments et les nodules», explique Sweetman.
D'autres explications à la production d'oxygène restent possibles, explique Sweetman. «Peut-être qu'il y a un lien ici. Peut-être qu'il n'y en a pas », dit-il. «Nous sommes toujours en train d'essayer de comprendre ce qui le cause.»
« La chose qui est essentielle ici, je pense,, c'est que presque tous les deux mois, nous découvrons un nouveau processus que les microbes mettent, ce que nous ne pensons pas possible », dit-il.
Mais Don Canfield à l'Université du sud du Danemark n'est pas convaincu par les conclusions de Sun. « Si c'est vrai, les résultats seraient exceptionnels, mais j'ai de nombreuses préoccupations », dit-il, ajoutant qu'il est sceptique qu'un processus comme celui-ci soit une source importante d'oxygène dans l'océan profond. « L'oxygénation profonde de l'océan est due aux modèles de circulation océanique, et cela est bien connu. »
«Nous verrons où nous en sommes au cours des cinq prochaines années», explique Sweetman. «Je pense que cette production d'oxygène sombre est répandue. Nous commençons juste à rayer la surface ici.
L'une des raisons pour lesquelles sa revendication de production d'oxygène impliquant les nodules métalliques est si controversée est que les entreprises sont intéressées à exploiter ces minéraux. Les résultats suggèrent que l'extraction en cours d'exécution des nodules aurait un impact plus important qu'on ne le pensait actuellement. Si les nodules et les 10 meilleurs centimètres de sédiments étaient supprimés, il faudrait 100 000 ans pour que l'écosystème revienne dans le même état, explique Sweetman.
«Je ne suis pas pour l'exploitation minière, mais je ne suis pas contre cela», dit-il. « Mais je pense que vous devez être conscient de la durée de la durée de ces systèmes pour récupérer. »
