Phát hiện "pin trong đá" ở độ sâu 4.000 m dưới biển, mở khóa kho năng lượng mới

Giới khoa học phát hiện những khối đá này với số lượng có thể lên tới hàng nghìn tỷ, bên trong chứa hàm lượng cao các kim loại như niken, mangan, đồng, kẽm và coban.

Nằm giữa quần đảo Hawaii và bờ tây Mexico là Khu vực Clarion–Clipperton (Clarion-Clipperton Zone – CCZ) của Thái Bình Dương, một vùng đồng bằng biển sâu rộng khoảng 4,5 triệu km², được bao bọc bởi các đới đứt gãy Clarion và Clipperton. Dù khu vực biển sâu này là một hệ sinh thái sống động với nhiều dạng sinh vật biển, CCZ lại được biết đến nhiều nhất nhờ trữ lượng khổng lồ những khối đá cỡ củ khoai tây gọi là các kết hạch đa kim (polymetallic nodules).

Những khối đá này – số lượng có thể lên tới hàng nghìn tỷ – chứa hàm lượng cao các kim loại như niken, mangan, đồng, kẽm và coban. Đây đều là những kim loại then chốt để sản xuất pin phục vụ tương lai năng lượng xanh, khiến một số công ty khai khoáng gọi các nốt đa kim này là “pin trong đá”.

Tuy nhiên, một nghiên cứu mới cho thấy các kết hạch đa kim có thể không chỉ đơn thuần là nguồn tài nguyên quý giá cho xe điện. Chúng còn có khả năng tạo ra oxy ở độ sâu khoảng 4.000 mét dưới mặt biển, nơi ánh sáng Mặt Trời hoàn toàn không thể xuyên tới.

Nguồn oxy bất ngờ này – được gọi là “oxy trong bóng tối” – đang buộc giới khoa học phải nhìn nhận lại vai trò của các kết hạch đa kim trong CCZ. Phát hiện này không chỉ có thể thay đổi cách con người hiểu về nguồn gốc sự sống trên Trái Đất, mà còn mở ra những giả thuyết mới về khả năng sự sống hình thành trên các thế giới khác trong Hệ Mặt Trời, như các mặt trăng Enceladus hay Europa. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Geoscience.

“Để sự sống hiếu khí xuất hiện trên Trái Đất, phải có oxy, và từ trước đến nay chúng ta vẫn tin rằng nguồn oxy này bắt đầu từ các sinh vật quang hợp”, ông Andrew Sweetman, nhà sinh thái học biển sâu thuộc Hiệp hội Khoa học Biển Scotland và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết trong một thông cáo báo chí. “Nhưng giờ đây chúng ta biết rằng oxy cũng được tạo ra ở đáy biển sâu, nơi không hề có ánh sáng. Điều đó buộc chúng ta phải xem xét lại những câu hỏi như: sự sống hiếu khí có thể đã bắt đầu ở đâu?”.

Hành trình dẫn tới phát hiện này bắt đầu từ hơn một thập kỷ trước, khi ông Sweetman nghiên cứu sự suy giảm nồng độ oxy theo độ sâu của đại dương. Vì vậy, vào năm 2013, ông đã rất ngạc nhiên khi các cảm biến ghi nhận mức oxy tăng lên ở CCZ. Khi đó, ông cho rằng dữ liệu này xuất phát từ lỗi thiết bị. Tuy nhiên, các nghiên cứu sau đó cho thấy vùng đồng bằng biển sâu này thực sự đang tạo ra oxy theo một cách nào đó.

Lấy cảm hứng từ cách các công ty khai khoáng gọi nốt đa kim là “pin trong đá”, ông Sweetman đặt câu hỏi liệu các khoáng chất trong những khối đá này có hoạt động như một dạng “pin địa chất”, tách hydro và oxy thông qua quá trình điện phân nước biển hay không.

Một nghiên cứu năm 2023 cho thấy nhiều loại vi khuẩn và vi sinh vật cổ có thể tạo ra “oxy trong bóng tối”. Vì vậy, Sweetman và nhóm nghiên cứu đã tái tạo các điều kiện của CCZ trong phòng thí nghiệm, đồng thời tiêu diệt toàn bộ vi sinh vật bằng thủy ngân clorua. Điều gây sốc là nồng độ oxy vẫn tiếp tục tăng.

Theo Scientific American, nhóm nghiên cứu phát hiện điện áp khoảng 0,95 volt trên bề mặt các nốt đa kim. Điện áp này nhiều khả năng được tích tụ trong quá trình các lớp khoáng chất khác nhau phát triển không đồng đều theo thời gian, và mức điện áp tự nhiên đó đủ để tách nước biển thành hydro và oxy.

Phát hiện này càng làm nóng thêm cuộc tranh luận vốn đã gay gắt xung quanh việc khai thác các nốt đa kim. Những công ty như The Metals Company – nơi giám đốc điều hành là người đặt ra thuật ngữ “pin trong đá” – coi đây là lời giải cho bài toán năng lượng toàn cầu. Trong khi đó, 25 quốc gia kêu gọi Hội đồng Cơ quan Đáy biển Quốc tế (ISA) áp đặt lệnh hoãn khai thác, hoặc ít nhất là một giai đoạn tạm dừng thận trọng, nhằm có thêm thời gian nghiên cứu tác động của việc khai thác các nốt này đối với đại dương.

Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh các đại dương trên thế giới đang phải đối mặt với hàng loạt thách thức khí hậu như axit hóa, suy giảm oxy và ô nhiễm.

Bình luận về phát hiện trên, bà Lisa Levin thuộc Viện Hải dương học Scripps – người không tham gia nghiên cứu – nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tạm dừng khai thác, trong phát biểu với Liên minh Bảo tồn Biển Sâu:

“Đây là một ví dụ điển hình cho thấy đại dương sâu vẫn là một ‘biên giới’ chưa được khám phá của hành tinh chúng ta. Vẫn còn những quá trình hoàn toàn mới có thể thách thức hiểu biết hiện tại về sự sống trong đại dương. Việc các nốt đa kim tạo ra oxy ngay tại đáy biển là một chức năng hệ sinh thái mới cần được cân nhắc khi đánh giá tác động của khai thác biển sâu. Những phát hiện này cho thấy tầm quan trọng của việc thúc đẩy nghiên cứu khoa học biển sâu độc lập trên phạm vi toàn cầu, nhằm làm cơ sở cho các chính sách quản lý đại dương sâu”.

Hiện nay, ISA vẫn đang tiếp tục đàm phán với các bên liên quan về khung quy định đối với khai thác biển sâu.

Trong bối cảnh tương lai của các đại dương đang đứng trước ngã rẽ giữa bảo tồn và khai thác, khoa học một lần nữa chứng minh rằng việc phá vỡ những hệ sinh thái này có thể dẫn tới những hệ quả mà con người thậm chí chưa thể hình dung hết.

THEO VIETIMES