Duizenden meters onder het zeeoppervlak bereiden onderzoekers zich voor op een expeditie die onze kennis van het leven op aarde op zijn kop kan zetten. Nieuwe diepzee-instrumenten moeten uitwijzen of mysterieuze “donkere zuurstof” daadwerkelijk wordt gevormd op de oceaanbodem. Als metaalrijke knollen daar zuurstof produceren zonder zonlicht, raakt dat aan de oorsprong van het leven én aan de toekomst van diepzeemijnbouw. Tussen wetenschappelijke scepsis en industriële belangen staat een cruciale proef op het punt te beginnen.
Een onbekende zuurstofbron op de oceaanbodem?
Onder normale omstandigheden is de productie van zuurstof onlosmakelijk verbonden met licht: planten, algen en micro-organismen zetten zonnestralen om in energie en stoten daarbij zuurstof uit. De hypothese van donkere zuurstof doorbreekt dat vertrouwde beeld. Volgens recente metingen zouden polymetallische knollen, verspreid over uitgestrekte vlaktes van de diepzeebodem, zuurstof vrijmaken in totale duisternis.
Deze knollen, vaak vergeleken met aardappels, bestaan uit een mengsel van metalen zoals nikkel, kobalt, koper en mangaan. Sommige onderzoekers vermoeden dat de bijzondere chemische samenstelling een elektrisch potentiaal kan opwekken. Dat zou voldoende kunnen zijn om zeewater te splitsen in waterstof (H₂) en zuurstof (O₂), een proces dat bekendstaat als elektrolyse. Als dat klopt, bevindt zich in de diepzee een tot nu toe onopgemerkte zuurstofbron.
Nieuwe landers: diepzeetechnologie als een ruimtemissie
Om deze gewaagde hypothese te testen zijn volledig nieuwe diepzeelanders ontwikkeld. Deze onbemande platforms worden vanaf een onderzoeksschip neergelaten en zakken zelfstandig af tot dieptes van ongeveer 11 kilometer. Daar heerst een druk die ruim 1.200 keer hoger is dan aan het aardoppervlak; elk onderdeel van de apparatuur moet die extreme omstandigheden langdurig kunnen verdragen.
De vormgeving en techniek doen denken aan een ruimtemissie: robuuste frames, dikke drukbestendige behuizingen en een batterij aan sensoren. De nieuwe landers zijn specifiek uitgerust om de uitwisseling van gassen aan de zeebodem nauwkeurig te registreren. Zij moeten zowel de mogelijke productie van zuurstof door de knollen meten als de respiratie van organismen in het sediment, die zuurstof juist verbruiken.
De Clarion-Clipperton Zone als natuurlijk laboratorium
De expeditie richt zich op de Clarion-Clipperton Zone, een enorme regio in de Stille Oceaan tussen Hawaï en Mexico. Op de kale kleibodem liggen hier miljarden polymetallische knollen verspreid. Het gebied is daardoor uitgegroeid tot een brandpunt van twee botsende agenda’s: wetenschappelijk onderzoek naar basale processen in het ecosysteem, en economische plannen voor diepzeemijnbouw.
Dezelfde metalen die de knollen interessant maken voor batterijen en andere technologie, zijn precies de reden dat mijnbouwbedrijven er naar hunkeren. Tegelijkertijd maken biologen zich zorgen om de unieke fauna die op en rond deze knollen leeft. De landers moeten nu nauwkeurig vastleggen of de knollen inderdaad een meetbare bron van zuurstof vormen, en hoe dat samenhangt met het leven dat ervan afhankelijk is.
Scepsis in de wetenschap: luchtbel of doorbraak?
De eerste aanwijzingen voor donkere zuurstof leidden tot grote ophef. Critici wezen op een mogelijke, eenvoudiger verklaring: niet de knollen, maar luchtbellen in de meetinstrumenten zouden de zuurstofsignalen hebben veroorzaakt. In eerdere metingen is dat een bekend risico, zeker bij langdurige experimenten onder hoge druk.
De betrokken onderzoekers stellen echter dat zij dit scenario grondig hebben getest. Met meer dan twintig jaar ervaring met vergelijkbare sensoren geven zij aan dat dergelijke belvorming uitgesloten lijkt. Parallel onderzoek door andere teams vond echter juist geen aanwijzing voor zuurstofproductie. Deze tegenstrijdige resultaten hebben de druk op een onafhankelijke, strenge herhaling van het experiment sterk vergroot.
Gezamenlijke expeditie om meetmethoden te vergelijken
Om duidelijkheid te krijgen is besloten tot nauwere samenwerking tussen verschillende onderzoeksgroepen. Tijdens een geplande gezamenlijke cruise in de Clarion-Clipperton Zone zullen teams hun methodes en apparatuur direct naast elkaar inzetten. Zo kan worden nagegaan of afwijkende resultaten te wijten zijn aan sensoren, kalibratie, experimentopzet of daadwerkelijke verschillen in de omgeving.
De nieuwe landers spelen daarbij een centrale rol. Ze worden uitgerust met extra controle-experimenten om de invloed van eventuele verstoringen uit te sluiten. Volgens de planning kunnen de eerste ruwe metingen al 24 tot 48 uur na terugkeer van de landers aan het oppervlak worden uitgelezen. Toch zullen de gegevens pas na uitgebreide laboratoriumanalyses worden vrijgegeven, wat maanden kan duren.
Mijnbouwplannen, biodiversiteit en een ethisch spanningsveld
De mogelijke ontdekking van donkere zuurstof valt samen met een felle discussie over diepzeemijnbouw. Overheden en bedrijven werken aan regels voor commerciële winning van knollen, terwijl milieuorganisaties en veel wetenschappers wijzen op de onzekerheden rond de ecologische schade. De knollen vormen habitat voor een groot aantal, vaak nog onbeschreven soorten. Worden ze weggebaggerd, dan verdwijnt niet alleen fysieke structuur, maar mogelijk ook een tot nu toe onderschatte bron van chemische energie.
Onderzoekers benadrukken dat hun werk niet is opgezet om mijnbouw per definitie te blokkeren. Het doel is eerder om de gevolgen zo goed mogelijk in kaart te brengen, zodat eventuele schade kan worden geminimaliseerd. Tegelijkertijd steunen sommige bedrijven het onderzoek financieel, maar uiten zij ook kritiek wanneer resultaten hun plannen kunnen vertragen. Dat spanningsveld onderstreept hoezeer economische en wetenschappelijke belangen elkaar in de diepzee raken.
Wat staat er op het spel voor onze kijk op het leven?
Mocht worden bevestigd dat polymetallische knollen zuurstof kunnen produceren via natuurlijke elektrolyse, dan reikt de betekenis verder dan de huidige oceaan. De ontdekking zou kunnen wijzen op alternatieve routes waarlangs de aarde in een ver verleden van zuurstof is voorzien, nog vóór grootschalige fotosynthese de atmosfeer veranderde.
Bovendien kan zo’n proces inzicht geven in omstandigheden op andere hemellichamen, zoals oceanen onder het ijs van manen in ons zonnestelsel. Het beeld van de diepzee als “interne ruimte” van de aarde, waar we met hightech landers naar onbekende energiebronnen zoeken, sluit naadloos aan bij de logica van ruimteverkenning. De oceaanbodem wordt zo een proefveld voor theorieën over leven in extreme omgevingen.
Een langzame race tegen de tijd
Terwijl de voorbereidingen voor de expeditie doorgaan, tikt de klok voor zowel wetenschap als industrie. Mijnbouwplannen in de Clarion-Clipperton Zone naderen het stadium van commerciële besluitvorming. Tegelijkertijd is onze kennis van de basale biogeochemische processen in deze regio nog fragmentarisch.
De nieuwe metingen naar donkere zuurstof moeten helpen dat gat te dichten. Of ze nu bevestigen dat de knollen zuurstof produceren of juist aantonen dat eerdere signalen vals alarm waren, in beide gevallen leveren ze cruciale informatie op. Het resultaat zal invloed hebben op regelgeving, op inschattingen van ecologische risico’s en op ons bredere begrip van hoe gesloten het aardse ecosysteem werkelijk is.
Conclusie
De komende diepzee-expeditie markeert een belangrijk kruispunt tussen fundamentele wetenschap en concrete economische belangen. Door met speciaal ontworpen landers de gashuishouding rond polymetallische knollen te meten, hopen onderzoekers uitsluitsel te krijgen over het bestaan van donkere zuurstof. De uitkomst kan variëren van een nuchtere bijstelling van eerdere metingen tot een herziening van ideeën over de oorsprong en veerkracht van het leven op aarde. In afwachting van de resultaten blijft de oceaanbodem een van de minst begrepen, maar meest bepalende grenzen van ons planeetonderzoek.
