หลังโลกเราถือกำเนิดขึ้นและเริ่มเย็นตัวลงใหม่ๆ บรรยากาศโลกในยุคนั้นเต็มไปด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีออกซิเจนอยู่น้อยมาก สิ่งมีชีวิตยุคแรกๆ ที่ถือกำเนิดขึ้นในช่วงเวลานั้นคือไซยาโนแบคทีเรีย ซึ่งอาศัยคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และแสงอาทิตย์ ในการดำรงชีพ ก็ได้สังเคราะห์ออกซิเจนออกมา เป็นประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่เกิดตามมาภายหลัง
นี่คือแนวคิดและวิวัฒนาการชีวิตที่เรารับรู้กันมาอย่างยาวนาน แต่ล่าสุดงานวิจัยจากการค้นพบของ ศาสตราจารย์แอนดรูว์ สวีตแมน ผู้นำกลุ่มวิจัยนิเวศวิทยาพื้นทะเลและชีวธรณีเคมี สมาคมวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งสกอตแลนด์ (SAMS) อาจทำให้เราต้องทบทวนแนวคิดนี้กันใหม่
ทีมงานของศาสตราจารย์แอนดรูว์ค้นพบว่า บริเวณก้นทะเลโซน ‘คลาเรียน-คลิปเปอร์ตัน’ ที่ระดับความลึกเกินกว่า 4 กิโลเมตรกลางมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งเป็นที่ที่แสงอาทิตย์อาจส่องลงไปไม่ถึง กลับมีการเกิดขึ้นของออกซิเจนในปริมาณที่ไม่น่าเชื่อ จนทีมงานตั้งชื่อสิ่งที่พบในโลกอันมืดมิดนี้ว่า ‘ออกซิเจนมืด’
การค้นพบครั้งนี้เกิดขึ้นระหว่างที่ศาสตราจารย์แอนดรูว์กำลังแล่นเรือสำรวจอยู่กลางมหาสมุทรในปี 2013 จู่ๆ ก็มีรายงานแจ้งถึงสิ่งผิดปกติออกมาจากอุปกรณ์ตรวจวัดว่า เซ็นเซอร์ตรวจพบออกซิเจนที่ก้นทะเลลึก 4,000 เมตร และออกซิเจนเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ในครั้งแรกศาสตราจารย์แอนดรูว์คิดว่าน่าจะเกิดจากความบกพร่องของเซ็นเซอร์ เนื่องจากสิ่งที่พบนี้มันขัดแย้งกับแนวคิดที่รับรู้และเชื่อกันมาว่า ออกซิเจนจะต้องเกิดขึ้นจากการสังเคราะห์แสงของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ไม่น่าจะเกิดขึ้นได้เอง โดยเฉพาะในที่ที่แสงอาทิตย์ส่องลงไปไม่ถึง
ศาสตราจารย์แอนดรูว์จึงส่งชุดเครื่องมือตรวจวัดพร้อมเซ็นเซอร์กลับคืนให้บริษัทผู้ผลิต เพื่อนำไปตรวจสอบรวมทั้งปรับเทียบจนแน่ใจ แต่เมื่อนำกลับไปวัดค่าในทะเลก็พบว่าเซ็นเซอร์ยังคงตรวจพบออกซิเจนจากทะเลลึกเช่นเดิม ครั้งนี้เมื่อพิจารณาพื้นที่ทะเลโดยรอบ ศาสตราจารย์แอนดรูว์ก็พบว่าพื้นทะเลเต็มไปด้วยก้อนโลหะสีดำคล้ายถ่าน และเพื่อการไขปริศนาให้กระจ่าง จึงให้ทีมงานเก็บตัวอย่างตะกอน น้ำทะเล และก้อนโลหะสีดำ จากพื้นที่ที่พบออกซิเจนมืดดังกล่าว กลับไปศึกษาที่ห้องทดลองให้แน่ใจ
องค์ประกอบของก้อนโลหะหลังผ่านการวิเคราะห์ในห้องทดลองพบว่า จริงๆ แล้วมันคือแร่หายากหลายชนิด ยกตัวอย่างเช่น โคบอลต์ นิกเกิล ทองแดง ลิเธียม หรือแมงกานีส แร่เหล่านี้บางอย่างถูกนำมาใช้เป็นส่วนสำคัญในอุตสาหกรรมโซลาร์เซลล์และแบตเตอรี่ ถ้าเป็นดังนั้นแล้ว ศาสตราจารย์แอนดรูว์จึงคิดว่า ‘ไฟฟ้า’ อาจเป็นคำตอบสำคัญของปริศนานี้
เมื่อนักเคมีไฟฟ้าจาก Northwestern University ได้เข้ามาในทีมเพื่อช่วยตรวจสอบสมมติฐาน ก็พบว่า ก้อนแร่หายากที่นำมาจากก้นทะเลสามารถสร้างไฟฟ้าออกมาได้ 0.95V ซึ่งอาจจะน้อยไป เพราะกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส ซึ่งเป็นการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าให้ออกมาเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนนั้นต้องใช้ความต่างศักย์ 1.5V แต่เรื่องนี้ศาสตราจารย์มีคำตอบอยู่ในใจ นั่นคือปริมาณแร่ที่มีจำนวนมากที่ก้นทะเล ซึ่งมากกว่าห้องทดลองหลายเท่า ก็อาจสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าจนเพียงพอในการผลิตออกซิเจนออกมาได้
ในที่สุดแนวคิดดั้งเดิมก็ถูกท้าทาย การค้นพบครั้งนี้บอกเราว่า ออกซิเจนไม่จำเป็นต้องสร้างขึ้นจากสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ส่งผลให้ต้องตั้งคำถามกับทฤษฎีกำเนิดชีวิตที่มีมาอย่างช้านาน
การค้นพบครั้งนี้ตีพิมพ์เผยแพร่ลงในวารสาร https://www.nature.com/articles/s41561-024-01480-8
ภาพ: AFP PHOTO / National Oceanography Centre / Smartex Project (NERC)
