Khoa học vừa phát hiện ra những 'cánh đồng pin' nằm dưới đáy biển có khả năng phân giải nước và tạo ra oxy

Các 'viên pin' này hiện đang được khai thác để chế tạo pin cho xe điện.

Những cánh đồng chứa đầy viên quặng kim loại nằm rải rác dưới đáy Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương là nguồn cung cấp oxy cho sinh vật biển trong khu vực. Phát hiện này có thể làm phong phú thêm hiểu biết của chúng ta về đáy đại dương.

Các viên quặng này có kích thước khác nhau và phân bố rộng rãi ở nhiều khu vực biển, chứa các kim loại quý như coban, mangan, và kền, trở thành mục tiêu của các dự án khai thác khoáng sản đáy biển.

Năm 2013, chuyên gia Andrew Sweetman từ Hiệp hội Khoa học Đại dương Scotland phát hiện nhiều điều thú vị trên các khối quặng này và đã thực hiện nghiên cứu sâu tại Vùng Clarion-Clipperton, nơi có nhiều viên quặng dưới Thái Bình Dương.

Sweetman và nhóm của ông đã hạ thiết bị xuống đáy biển, bao quanh một khu vực 22 cm² để đo hàm lượng oxy tại đó. Thay vì thấy lượng oxy giảm, nhóm nghiên cứu lại quan sát thấy mức oxy tăng theo thời gian. Điều kỳ lạ là khu vực xung quanh không có thực vật biển, gây ra sự bối rối lớn cho nhóm nghiên cứu.

“Tôi đã luôn được dạy rằng hệ sinh thái chỉ có oxy khi có quá trình quang hợp”, Sweetman chia sẻ. Anh nghi ngờ kết quả đo được là do lỗi kỹ thuật của thiết bị, và đã loại bỏ toàn bộ dữ liệu nghiên cứu.

Đến năm 2021, khi thực hiện một nghiên cứu khác tại Thái Bình Dương, Sweetman lại gặp kết quả tương tự: mức oxy dưới đáy biển tiếp tục tăng theo thời gian. Dù sử dụng hai phương pháp đo đạc và thiết bị khác nhau, kết quả vẫn đồng nhất, khiến Sweetman đứng trước một phát hiện đáng kinh ngạc.

Anh và nhóm nghiên cứu kết luận rằng các viên quặng kim loại đóng vai trò quan trọng trong việc sản sinh oxy dưới đáy biển. Khi đưa các viên quặng về phòng thí nghiệm, nhóm đã ngâm chúng trong chất độc để đảm bảo không có vi sinh vật nào sản sinh oxy trên quặng.

Theo Sweetman, các viên quặng này hoạt động như những viên “pin đất”, tạo ra điện và đã phân giải nước biển thành hydro và oxy. “Các viên quặng này được khai thác vì chúng chứa tất cả các thành phần cần thiết để sản xuất pin xe điện”, anh nói. “Phải chăng chúng thực sự là những khối pin đất tự nhiên?”

Trong thử nghiệm, nhóm nghiên cứu phát hiện mỗi viên quặng có thể tạo ra điện lên đến 1 volt. Khi các viên quặng được sắp xếp gần nhau, chúng có thể tạo ra dòng điện đủ mạnh để phân giải nước biển và làm tăng lượng oxy trong vùng nước xung quanh. “Chúng tôi có thể đã phát hiện ra một nguồn oxy tự nhiên mới”, Sweetman cho biết.

Phát hiện đột phá của Sweetman đặt ra nhiều câu hỏi thú vị. Ví dụ, nguồn năng lượng tạo ra dòng điện từ các viên quặng này vẫn chưa được làm rõ. Chúng ta cũng chưa biết liệu quá trình phóng điện có diễn ra liên tục và dưới điều kiện nào, cũng như tác động của lượng oxy sinh ra đối với hệ sinh thái xung quanh các viên “pin đất”.

“Chúng tôi vẫn chưa có đầy đủ thông tin, nhưng chúng tôi biết rằng quá trình này đang xảy ra”, Sweetman nhận xét về hiện tượng sản sinh oxy kỳ lạ dưới đáy đại dương.

Trong môi trường biển sâu, nơi thiếu ánh sáng và thực vật, một số dạng sống lấy năng lượng từ các hóa chất phun ra từ mạch nhiệt dịch. Một số nhà khoa học tin rằng sự sống trên Trái Đất có thể đã bắt đầu từ các mạch nhiệt dịch như vậy. Tuy nhiên, dù ở trên cạn hay dưới nước, sự sống vẫn cần oxy để tồn tại và phát triển, vì vậy có thể sinh vật biển đã tận dụng nguồn oxy từ các viên quặng kim loại nằm rải rác dưới đáy biển.

Nhà nghiên cứu Donald Canfield từ Đại học Nam Đan Mạch không đồng ý với quan điểm này. Ông chỉ ra rằng oxy là thành phần thiết yếu trong việc hình thành mangan oxit trong các viên quặng. “Quá trình quang hợp oxy là yếu tố quan trọng trong việc hình thành [mangan oxit]”, ông nói.

“Do đó, việc sản sinh oxy từ các viên quặng không phải là cách tạo oxy tương tự như quang hợp. Chúng khó có thể đóng góp vào quá trình sinh oxy trên hành tinh của chúng ta”, ông Canfield nhận xét.

Không thể phủ nhận rằng khả năng các viên quặng đáy biển có thể phân giải nước biển để tạo oxy là một bất ngờ lớn với giới khoa học. Đặc biệt, phát hiện này gây khó khăn cho các dự án khai thác tài nguyên biển, và một cách trớ trêu, nghiên cứu của Sweetman lại được tài trợ một phần bởi The Metals Company (TMC), một công ty khai thác tài nguyên đáy biển đang muốn khai thác Vùng Clarion-Clipperton tại Thái Bình Dương.

Patrick Downes từ TMC đã phân tích rằng thí nghiệm của Sweetman đã tiếp nhận oxy từ nguồn bên ngoài và khẳng định rằng TMC sẽ công bố một báo cáo khoa học để phản bác phát hiện của Sweetman.

Hiện tại, nghiên cứu của Sweetman cùng các cộng sự cung cấp thêm bằng chứng để các cơ quan quản lý có thể cấm khai thác tài nguyên đáy biển, đặc biệt là khi chúng ta vẫn chưa hoàn toàn hiểu biết về những khu vực đặc biệt như Vùng Clarion-Clipperton ở Thái Bình Dương. Paul Dando từ Hiệp hội Sinh học Đại dương Anh Quốc cho rằng “không nên khai thác cho đến khi chúng ta nắm rõ tính chất sinh thái của các bãi quặng”.

Theo New Scientist, Scientific American