العلماء من مؤسسة نيبون قدمت مركبتين فريدتين من نوعها في أعماق البحار مصممة لدراسة ما يسمى بـ “الأكسجين الداكن” – وهي مادة نادرة تتشكل في ظلام دامس على عمق حوالي 4000 متر تحت سطح المحيط. الأجهزة قادرة على تحمل ضغط أعلى 1200 مرة من الضغط الجوي على السطح، وتشبه خارجيًا المعدات المستخدمة في استكشاف الفضاء.

تم اكتشاف هذا الأكسجين لأول مرة في عام 2013 من قبل أندرو سويتمان، الأستاذ في الجمعية الاسكتلندية لعلوم البحار (SAMS)، في منطقة كلاريون كليبرتون في المحيط الهادئ. في عام 2024، تم تأكيد نتائج أبحاث سويتمان ونشرها في علوم الأرض الطبيعية. لقد أظهر العلماء أن العقيدات المتعددة المعادن الموجودة في قاع البحر، والمعروفة أيضًا باسم عقيدات المنغنيز، ويمكن أن تعمل كبطاريات طبيعية، حيث تقسم مياه البحر إلى أكسجين وهيدروجين.

انضم إلى سويتمان في مشروع مؤسسة نيبون الجديد الذي يمتد لثلاث سنوات، جيفري مارلو، عالم الجيولوجيا في جامعة بوسطن، وفرانز إم جيجر، الكيميائي في جامعة نورث وسترن. ويخطط الباحثون لمعرفة كيفية تشكل الأكسجين في الظلام الدامس وما الذي يؤثر على هذه العملية – الكيمياء الحيوية أو الفيزياء أو العوامل غير المعروفة حتى الآن.

وتحتوي العقيدات المتعددة المعادن على معادن ثمينة بما في ذلك النيكل والكوبالت والمنغنيز، وقد تلقي الضوء على توزيع الحياة البحرية في أعماق كبيرة.

يقول مارلو: “لا نزال نعرف القليل جدًا عن بنية كوكبنا. وعادةً ما تتم دراسة هذه الأسئلة عند استكشاف عوالم أخرى غير الأرض”.

بالنسبة للدراسة، تم تطوير جهازين، تم تسميتهما على اسم بنات سويتمان – أليس وكايا. وتتمثل مهمتهم في تحديد ما إذا كان تكوين الأكسجين يحدث بسبب تفاعل العقيدات مع مياه البحر والملح، وكذلك تحديد ما إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة أو التفاعلات الكيميائية متورطة في هذه العملية.

وفي عام 2026، سيتم غمر الأجهزة في منطقة كلاريون-كليبرتون، حيث سيتم وضعها بجوار منشأة لقياس “تدفق” الأكسجين باستخدام طريقة التغاير الدوامي المائي (AEC). ستقوم الروبوتات بجمع عينات المياه، وتقييم النشاط الكهربائي حول العقيدات، وحقن أدوات التتبع الكيميائية. وسوف يكتشفون أيضًا علامات العمليات الكهروكيميائية أو البيولوجية التي يمكن أن تفسر ظهور الأكسجين في الظلام.

ويؤكد سويتمان أن “هذه الوحدات هي الأدوات الوحيدة في المملكة المتحدة القادرة على الوصول إلى مثل هذه الأعماق. وهذه مبادرة عالمية ذات آثار عالمية”.

العقيدات المعدنية أو المنغنيزية هي تكوينات معدنية في قاع البحر تنتج الأكسجين.

ووفقا لجيجر، أظهرت التجارب المعملية على العقيدات المستردة جهدا كهربائيا كبيرا. العلماء لا يفهمون تمامًا حتى الآن كيف تتشكل الإمكانات الكهربائية وكيف يتشكل الأكسجين بالضبط تحت الضغط الشديد للأعماق السحيقة (المناطق المخفية وعالية الضغط والمظلمة في قاع المحيط حيث تعيش الكائنات الحية الدقيقة الفريدة).

ويضيف مارلو: «نظرًا للقدرات الفريدة للكائنات الحية الدقيقة، فمن المهم بالنسبة لنا أن نفهم ما الذي تفعله بالضبط داخل العقيدات».

ستساعد نتائج DORI (مبادرة أبحاث الأكسجين الداكن) في الإجابة على الأسئلة الأساسية حول الحياة على الأرض. ويمكنهم تسليط الضوء على الآليات التي يتشكل بها الأكسجين في أعماق كبيرة، وشرح كيفية تفاعل الكائنات الحية الدقيقة والمعادن في ظل الظروف القاسية.