En 2013, Andrew Sweetman y su equipo de investigadores realizaron una serie de experimentos en la zona Clarion-Clipperton, en el océano Pacífico, a una profundidad de unos 4,000 metros, con el objetivo de analizar el ciclo del carbono en el fondo marino. Utilizaron un sistema de lander que trajo consigo burbujas de gas inusuales. Sin embargo, no fue hasta 2021 que, al emplear sensores avanzados de oxígeno, llamados optodes, identificaron un fenómeno inesperado: en lugar de registrar consumo de oxígeno, los sensores detectaron producción de este gas. Este fenómeno fue bautizado como "oxígeno oscuro", ya que ocurre sin la presencia de luz solar.

Aquí tienes el texto reescrito con una mejor explicación de los términos técnicos:

Los resultados del innovador estudio, publicados en el verano de 2024 en la revista Nature Geoscience, revelan un sorprendente descubrimiento en el área NORI-D, una región del océano con abundantes nódulos polimetálicos. Los experimentos demostraron que el oxígeno oscuro puede generarse sin necesidad de luz ni fotosíntesis, lo que desafía las teorías tradicionales sobre la producción de oxígeno en el mar.

Uno de los hallazgos más impactantes fue el inesperado aumento en los niveles de oxígeno dentro de las cámaras de incubación utilizadas en el estudio. Al inicio, la cantidad de oxígeno disuelto en el agua era de aproximadamente 185 micromoles por litro (µmol/l), una unidad que mide la concentración de oxígeno en el agua (un micromol es una millonésima parte de un mol, una medida química estándar de cantidad de sustancia). Sin embargo, después de 47 horas, los niveles aumentaron de manera sorprendente, alcanzando valores de entre 201 y 819 µmol/l, lo que indica una producción activa de oxígeno en ausencia de luz.

Para cuantificar este fenómeno, los científicos calcularon dos tasas clave:

1. Tasa de producción neta de oxígeno oscuro (DOP, por sus siglas en inglés): Es la cantidad de oxígeno generado por procesos no relacionados con la fotosíntesis. En este estudio, se estimó que variaba entre 1.7 y 18 milimoles por metro cuadrado al día (mmol O₂/m²/día). Un milimol es mil veces mayor que un micromol, por lo que estos valores indican una producción considerable de oxígeno en el fondo marino.
2. Tasa de consumo de oxígeno sedimentario (SCOC, por sus siglas en inglés): Representa la cantidad de oxígeno que los sedimentos del fondo marino absorben o consumen. En este caso, se encontró que era mucho menor, con solo 0.7 mmol O₂/m²/día, lo que significa que el oxígeno generado no se estaba consumiendo inmediatamente y, por lo tanto, se acumulaba en el agua.

Este descubrimiento podría cambiar nuestra comprensión sobre la generación de oxígeno en los océanos profundos y su papel en los ecosistemas marinos y la evolución de la atmósfera terrestre.

Los análisis también exploraron la posible causa del fenómeno. Basados en las características del entorno, se propuso que los nódulos polimetálicos ricos en manganeso y otros elementos metálicos podrían generar un diferencial de potencial eléctrico al interactuar químicamente con el agua de mar. Este proceso, según sugieren los expertos, proporcionaría la energía suficiente para separar las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno. Un estudio corroborado por investigadores chinos da mayor peso a esta teoría, indicando que el oxígeno oscuro podría ser un subproducto químico de la formación de los nódulos en el lecho oceánico.

Adicionalmente, se llevaron a cabo experimentos en condiciones controladas y ex situ que reafirmaron la ocurrencia de este fenómeno aún en ausencia de influencia externa. Al medir las variaciones de potencial eléctrico en los nódulos, se encontraron valores de hasta 0.95 V, comprobando un posible mecanismo electroquímico responsable de generar oxígeno.

El descubrimiento de este fenómeno tiene amplias implicaciones tanto para la ciencia como para industrias clave. Por un lado, permite repensar el papel de los ecosistemas marinos en ciclos biogeoquímicos globales, sugiriendo que el oxígeno oscuro podría desempeñar un papel más extenso del que se pensaba. Asimismo, plantea preguntas sobre la habitabilidad de ambientes extremos, como aquellos encontrados en planetas y lunas fuera de la Tierra. Por otro lado, mientras los nódulos polimetálicos son objeto de gran interés debido a su potencial en la extracción de materiales críticos para baterías y otras tecnologías, este descubrimiento podría reconfigurar la forma en que se evalúa el impacto ambiental de la minería en dichas áreas.

De acuerdo con el artículo en Nature Geoscience, se continúa explorando el fenómeno del oxígeno oscuro para afianzar las bases teóricas detrás de estos hallazgos y comprender mejor la relevancia ecológica y geológica de este proceso en los océanos. Este descubrimiento ha desafiado la comprensión básica de la química acuática y ha abierto una ventana a respuestas que aún esperan ser exploradas.

Los nódulos polimetálicos, asociados al oxígeno oscuro, no solo atraen la atención de la ciencia, sino que también son buscados por la industria debido a su rica composición en metales preciosos como el manganeso, níquel y cobalto, esenciales para baterías de alta tecnología.