Full forsker-krangel om mørkt oksygen på havets bunn
Fagpersoner kritiserer den opprinnelige studien på ny. Forsker er sjokkert over motbøren: – Utskjellingen vi har blitt utsatt for, har vært fullstendig uakseptabel.
Kan disse klumpene sette i gang produksjon av oksygen på havbunnen?(Foto: Koelle, Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0)
En studie fra 2024 publisert i Nature Geoscience fikk mye oppmerksomhet. Funnene var spektakulære. Samtidig har de blitt tungt kritisert. Kunne det virkelig stemme det forskerne fant på havbunnen?
Forskeren Andrew Sweetman og hans kolleger rapporterte om noen forbløffende målinger fra bunnen av Stillehavet.
Normalt ser man at oksygennivået synker, fordi mikrober forbruker det. Men i studien så forskerne at det økte, selv om det var for mørkt og dypt til at det foregår oksygen-skapende fotosyntese der nede.
Tilsynelatende var det noe som produserte oksygen i mørket. Hvis det stemmer, kan det ha betydning for liv i dyphavet.
– Det er utrolig interessant og nærmest et paradigmeskifte om det stemmer at denne prosessen skjer i stor skala, sa geobiolog Steffen Leth Jørgensen tidligere til forskning.no.
Ny ekspedisjon
Hva var årsaken til dette fenomenet? Forskerne foreslo at såkalte mangan-noduler, klumper med verdifulle metaller, kan fungere som naturlige batterier som splitter havvann til oksygen og hydrogen via elektrolyse.
Resultatet kom samtidig med en økende interesse for å hente opp slike noduler i mineralutvinning på havbunnen.
I etterkant har flere aspekter ved studien blitt kritisert.
Nå skal forskere gjøre nye eksperimenter i et område med mangan-noduler på havbunnen.(Foto: Abramax, CC BY-SA 3.0)
Nå har forskerne fått 5,2 millioner dollar, eller 50,5 millioner kroner, til en ny ekspedisjon, melder Nature. Det skal gi svar på om det virkelig er noe på havbunnen som produserer oksygen.
Slik skal de måle mørkt oksygen på dyphavet
I det opprinnelige forsøket ble det senket ned instrumenter som innkapslet havvann og sediment på bunnen. Forskere målte så oksygennivået over tid.
Andrew Sweetman og hans kolleger skal i løpet av året reise tilbake til Clarion–Clipperton sonen hvor oppdagelsen først ble gjort. Det er et område mellom Hawaii og Mexico i Stillehavet.
Prosjektet finansieres av Nippon Foundation, en ideell organisasjon basert i Tokyo.
På en pressekonferanse presenterte forskerne nye instrumenter. De er designet for å måle oksygenproduksjon enten på havbunnen eller i eksperimenter hvor forholdene i dyphavet etterlignes på laboratoriet.
Blant annet skal forskerne måle PH i vannet, noe som skal vise om vannmolekyler splittes, slik de foreslo. De skal også måle om det dannes hydrogen i tillegg til oksygen.
Eksperimentene skal gi svar hva som eventuelt står bak økningen av oksygen: Mikrober, elektrokjemi eller begge deler.
Elektroder skal måle forskjeller i spenning over hundrevis av punkter på en nodul, for å finne ut om de kan fungere som et naturlig batteri som splitter vann.
Kritisk artikkel
En av de som kritiserte den opprinnelige studien, er Lars-Kristian Trellevik som jobber i havbunnsmineralselskapet Adepth og som har tatt doktorgrad om havbunnsmineraler.
Nylig har Trellevik publisert en artikkel sammen med andre som har kritisert ulike sider av mørkt oksygen-studien.
De har ikke fått sine artikler publisert hos Nature Geoscience og har derfor skrevet en felles artikkel som oppsummerer innvendingene i tidsskriftet Frontiers in Marine Science.
Mener det som kunne vært kontrolldata ble utelatt
Blant det forfatterne trekker frem, er at det økte oksygennivået ser ut til å komme fra oksygen som var fanget inne i utstyret fra start.
Lars-Kristian L. Trellevik er CSOO hos Adepth.(Foto: Privat)
De skriver at det fantes kontrolldata fra samme ekspedisjon, som ikke ble inkludert i den opprinnelige studien.
Annonse
Disse dataene viste økning i oksygennivå – også da det ikke var noduler i testkammeret.
– Det støtter at kammerne rett og slett ikke var godt ventilerte. Du har et operasjonelt problem med at det er fanget oksygen i utstyret, sier Trellevik.
Problematikken med ventilering av dette utstyret er kjent, sier han. At kontrolldataene ikke ble rapportert, betegner Trellevik som graverende.
Det er ikke alt.
Ifølge den nye artikkelen, viste Sweetman og kolleger til kammerforsøk hvor det i en tidligere artikkel ble presisert at det ikke var noduler til stede.
Disse dataene ble likevel tatt til inntekt for hypotesen om at noduler spilte en rolle, skriver kritikerne.
– Støtter ikke konklusjonen
Trellevik påpeker også at studien fra 2024 avviker fra tidligere forskning.
– Det er gjort flere andre like studier i samme område som ikke finner oksygenproduksjon.
Noen av forfatterne bak den nye artikkelen mener også at hypotesen om elektrolyse ved hjelp av noduler, er fundamentalt i strid med lovene om termodynamikk. Fenomenet forskerne foreslo er altså ikke mulig, mener de.
– Dataene Sweetman og kolleger la frem, støtter ikke konklusjonen de trekker. Med tanke på vitenskapelig metode er det et problem, sier Trellevik.
Mener pengene kunne gått til mer nyttig forskning
Annonse
Nå har altså Sweetman og hans kolleger fått penger til et nytt stort prosjekt til å forske videre på hypotesen.
– Vi støtter all videre forskning, men er litt bekymret når vi ser etikken og metoden som ligger til grunn i den forrige artikkelen, sier Trellevik.
– Det tragiske oppi dette er at dette er en stor sum med penger som antagelig kunne vært brukt på mye mer nyttig og relevant forskning. Å drive med forskning 6000 meter under havoverflaten er dyrt, det er vanskelig å få støtte og det er enormt mye vi gjerne skulle hatt svar på.
Hypotesen om oksygenproduksjon fra noduler fremstår imidlertid helt usannsynlig, mener Trellevik.
Likevel blir det spennende å se resultatene, sier han.
Handler ikke om luftbobler
Forskning.no har møtt Andrew Sweetman i et videointervju. Han slår hardt tilbake mot kritikken.
Sweetman avviser at resultatet kan skyldes at luft var fanget i utstyret, og at det ikke var godt nok ventilert.
– Vi har enormt mye data som viser at det ikke er luftbobler.
Sweetman er forsker ved Scottish Association for Marine Science (SAMS) og ekspert på havbunnsøkologi.(Foto: Privat)
Enkelt sagt vil luft fanges om du tar en kopp, snur den på hodet og presser den ned i vann. Men om det er hull på toppen, vil luften slippe ut, sier han. Det er tre åpninger som slipper ut luften fra testkammerne.
Svært mye vann strømmer gjennom testkammeret mens senkes ned til havbunnen, Sweetman viser til beregninger som sier at oksygenet vil være skylt bort lenge før utstyret når 4000 meter. Han redegjør i detalj for dette lenger ned i artikkelen.
– Det er ikke mulig å få med seg oksygenet ned til bunnen når landeren går ned i så høy fart og så store mengder vann strømmer gjennom kamrene. Det er enkel fysikk. Dette er viktig informasjon, men vi gjorde mange datasjekker for å være sikre på at vi ikke fanget luft.
Annonse
Sier de ikke har utelatt kontrolldata
Kritikerne mener det ble gjort eksperimenter på samme tokt, hvor oksygennivået øke uten at utstyret var i kontakt med bunnen og noduler. De skriver at disse forsøkene ikke ble rapportert om i den opprinnelige studien.
Sweetman sier at det var mange eksperimenter som ble gjort på turen og etterpå, og at ikke alle ble rapportert om i studien fordi artikkelen deres hadde format som Brief Communication, som skal være kort, og ikke en studie i fullt format.
– Vi hadde en grense på 1500 ord og maksimalt to figurer.
– Videre var ikke testen tatt med, fordi den ikke viste noen ting. Den bekreftet det vi trodde og at kammerne fungerte.
Oksygenkonsentrasjonen i akkurat disse testene økte, fordi vann med oksygen ble tilsatt, sier Sweetman.
– I et tredje eksperiment ble kammeret testet mens det hang over havbunnen, men det ble ikke tilsatt vann med oksygen.
Da så de ingen økning i oksygennivå. Se resten av svaret nederst.
Mangan-noduler fra Stillehavet.Hannes Grobe/ AWI, CC BY-SA 4.0)
Partikler av mangan-oksid
Enkelte forsøk uten noduler som viste økning i oksygen, ble tatt til inntekt for hypotesen om elektrolyse via noduler, skriver kritikerne. Stemmer dette?
– Det er sant at det ikke var noduler i kammerne. De sier det som at det bare handler om nodulene, sier Sweetman.
Det gjør det ikke, sier han.
– Det vi fant mye av i sedimentene, var manganoksid, som er det noduelene er laget av.
Annonse
Det ser ut til å skje oksygenproduksjon når det er noduler eller manganoksid-partikler til stede, sier Sweetman. Også dette utdyper han i større detalj lenger ned i artikkelen.
– Latterlig
Sweetman avviser også at hypotesen deres er fundamentalt i strid med termodynamiske lover.
– Det er et latterlig utsagn, sier han.
Sweetman ser frem til å komme i gang med det nye prosjektet, og «forhåpentligvis vise folk at vi hadde rett hele tiden». Han sier han er sjokkert over motbøren.
– Den utskjellingen vi har blitt utsatt for, har vært fullstendig uakseptabel.
– Alt vi gjorde med studien, var å si at det skjer noe som vi ikke helt forstår, og som vi ikke tror er et kunstig utslag fra eksperimentet. Vi foreslo noen mulige mekanismer, som krever videre testing.
– Det vi derimot fikk, var et lass med kritikk, og mer enn det, fra industrien og deres tilhengere. Til syvende og sist er enhver oppdagelse helt ny, helt til den blir observert for første gang.
Sweetman sier at de forhåpentligvis vil se oksygenproduksjon på havbunnen igjen, og han ser frem til å utforske mekanismene, enten det handler om mikrobielle prossesser, elektrolyse, vann-oksidasjon, strålings-indusert produksjon eller en blanding.
Dette sier Andrew Sweetman til kritikken
Slik svarer Andrew Sweetman svarer utdypende på kritikken mot sin forskning:
Svar på om det var fanget oksygen i utstyret.
– Det er mulig at det kan bli fanget luft i et volum på 17 kubikkcentimeter i kamrene når de fylles med vann. Det finnes ikke noe annet sted der luft kan bli fanget. Men når vann strømmer gjennom systemet mens landeren og kammeret synker mot havbunnen (176.000 liter), blir oksygenet i luftboblen gradvis fjernet og skylt ut lenge før kammeret når bunnen, forklarer Sweetman. Oksygenet i en boble på 17 milliliter vil være borte allerede når landeren når 1000 meters dyp.
Svar på om det ble gjort kontroll-eksperimenter på samme tokt, som viste økning i oksygennivå uten noduler, og som ikke ble rapportert.
– I et tredje eksperiment, som Downes gjentatte ganger overser, ble kammeret testet mens det hang over havbunnen, men det ble ikke tilsatt vann med oksygen. Vi vet at optodesensoren fungerte, ettersom den registrerte oksygenprofilen i hele den 4 km dype vannkolonnen mens landeren sank. I dette tilfellet ble det heller ikke observert noen økning i oksygennivåene, kun forbruk. I tillegg ble det i noen eksperimenter gjennomført en preinkubasjon på opptil 1,3 dager på havbunnen. Bare O₂-forbruk ble sett i disse preinkubasjonsstudiene. Så snart kamrene penetrerte havbunnen, ble signalet for O₂-produksjon registrert.
Svar på om data fra forsøk uten noduler som viste økning i oksygen, ble tatt til inntekt for hypotesen om elektrolyse via noduler
– Det er ikke selve nodulene som er viktige, men hva de er laget av. Både nodulene og granulatene i de eksperimentene de viser til, består av manganoksid, og vi mener dette er en av nøkkelfaktorene for O₂-produksjonen. I andre situasjoner hvor vi har gjort eksperimenter med samme utstyr (for eksempel i Nord-Atlanteren og Arktis), observeres kun oksygenforbruk. Hvis O₂-produksjonen skulle skyldes luftbobler, må man ha en veldig god forklaring på hvorfor landerne våre fungerer i områder uten manganoksidforekomster, men plutselig slutter å fungere når vi sender dem ned i områder med rikelige forekomster av manganoksid i form av noduler eller granuler.
Svar på hvorvidt hypotesen er i strid med termodynamiske lover
– Vi snakket med noen av forfatterne og sa at vi ikke påsto at sjøvannselektrolyse skjer ved 0,95 V. Vi forklarte at vi hadde en hypotese om at dersom vi hadde hatt tilgang til flere noduler og kunnet gjennomføre mange flere eksperimenter, kunne vi kanskje funnet riktig spenning (1,3–1,4 V) for sjøvannselektrolyse. Vi gjorde dette klart for dem, men de nektet å anerkjenne det vi sa. Oppfølgingseksperimenter har vist at vannoksidasjon på manganoksider kan skje ved 0,94 V, som frigjør O₂, og vi fant 0,95 V, så vi har i det minste riktig spenning for vannoksidasjon. Videre har andre forskere observert O₂-produksjon i anoksiske miljøer og har identifisert vannoksidasjon på manganoksider som årsaken. Dette arbeidet skal snart sendes inn for publisering.
– Vi har gjennomført flere elektrokjemiske eksperimenter sammen med polske forskere, ved bruk av knuste polymetalliske noduler, og funnet at chlorine evolution reaction, reaksjonen som hemmer oxygen evolution reaction, reduseres til nesten null. Denne studien, som nå er under fagfellevurdering, viser at den andre påstanden i Downes et al.-studien om at chlorine evolution reaction, forhindrer oxygen evolution reaction sannsynligvis heller ikke er korrekt.
Sweetman sier også at han har blitt kontaktet av kolleger i USA som rapporterer at når manganoksid plasseres i en elektrolytt som sjøvann under anoksiske forhold, frigjøres oksygen. Disse kollegene er helt overbevist om at funnene deres er korrekte, sier han.
Opptatt av naturvitenskap og verdensrommet?
Ikke bli et fossil, hold deg oppdatert på dyr, planter, verdensrommet og mye mer mellom himmel og jord med nyhetsbrev fra forskning.no.