심해 암흑산소 발생 메커니즘

 

현재 지구에서 산소의 대부분은 광합성을 통해 생성되지만, 이와는 다른 방식으로 생성되는 산소를 '암흑 산소(Dark Oxygen)'라고 부릅니다. 암흑 산소는 빛이 없는 환경에서 산소가 생성되며, 심해나 지하의 극한 환경에서도 호기성 생물들이 살아갈 수 있도록 지원하는 중요한 역할을 합니다.

암흑산소 생성 메커니즘

암흑 산소는 주로 심해나 지하에서 물의 분해를 통해 생성되며, 이 과정은 방사성 암석의 붕괴나 다금속 단괴 같은 광물들의 화학적 반응을 통해 이루어집니다

물의 방사선 분해

지하 깊숙한 곳에 존재하는 방사성 암석이 붕괴하면서 주변 물을 분해하여 산소를 생성합니다.

 

심해의 금속단괴

출처 : 위키피디아 코먼스

이론상으로는 잘 알려져 있지만 최근 발견된 메커니즘으로 심해 바닥에 있는 다금속 단괴에서 발생합니다.

 

#관련기사 - 광합성 필요없는 심해 '암흑산소 발견'(한겨레)

 

단괴란 돌덩어리를 말하는 것이며 다금속 단괴란 돌덩이 안에 여러 가지 금속들이 섞여 있는 경우를 말합니다. 이렇게 여러 금속이 섞여있는 단괴에서는 금속끼리의 전위차에 의해 미량의 전기가 발생되는데요. 화학전지에서 전기가 발생하는 원리와 동일하다고 볼 수 있습니다. 

 

출처 : 나무위키

위에 그림은 초창기 화학전지인 볼타전지입니다. 이렇게 두 금속사이에 전하량의 차이에 의해 소량의 전기가 발생하는데 심해 단괴에서도 이런 소량의 전기에 의해 물분자가 분해되고 이로 인해 수소기체와 산소기체가 발생하게 됩니다.

 

물론 생산되는 전기의 양은 0.1 볼트 정도로 약하지만 심해에 이러한 다금속단괴가 많이 존재한다면 총 생산되는 산소의 양이 커져 작은 크기의 생명체 정도는 생명활동도 가능할 것으로 여겨지고 있습니다.

초기 생명체과의 관계

지구에 본격적으로 산소가 많아진 것은 지금으로부터 약 25억 전 엽록소를 가진 남조류와 같은 생명의 출현 이후입니다. 남조류는 광합성을 통해 대기의 이산화탄소를 분해하여 산소를 생산합니다. 이때부터 지구는 현재와 같이 산소가 가득해졌으며 산소를 이용한 생명활동으로 생명의 분화가 빠르게 일어났습니다.

 

하지만 처음 산소가 등장했을 때는 산소의 강력한 산화작용에 인해 많은 초기 박테리아들은 타격을 입었으며 이를 극복하기 위해 박테리아는 세포 내 공생을 시작하게 되었고 이후 진핵생물로 진화하게 됩니다.

출처 :위키피디아

 

하지만 최근 연구에 따르면 이렇게 대산소화가 일어나기 전에도 현재 심해 열수구에서 발견되는 알파프로테오박테리아와 같이 산소를 이용하는 고세균들이 있다는 것이 밝혀졌고 이런 초기 호기성 고세균들은 빛을 이용해 발생한 산소를 이용한 것이 아닌  이런 암흑산소를 이용해서 호흡과 같은 생명활동을 시작했을 것이라는 의견이 존재합니다.

 

 

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