Загадка глубоководных «батарей»: как марганцевые конкреции могут изменить энергетику

На дне океана, на глубине более 4000 метров, лежат камни. Они выглядят как картофелины. Но внутри них скрыто нечто ценное.

Эти образования называют марганцевыми конкрециями. Они содержат металлы, которые нужны для современных технологий. Кобальт, никель, марганец — всё это есть на дне океана.

Новое исследование китайских учёных раскрыло тайну их происхождения [1]. Оказалось, что эти образования — результат сложного взаимодействия воды, пород и микроорганизмов. Причём этот процесс длился миллионы лет.

Где лежат эти сокровища

Марганцевые конкреции распространены в Мировом океане неравномерно. Их главные скопления находятся в трёх океанах .

Тихий океан — главный концентратор. Здесь выделяют три пояса: Северный (знаменитая зона Кларион-Клиппертон на глубине 4500–5000 м), Южный и Антарктический . В Северном поясе, к югу от Гавайских островов, сосредоточена большая часть разведанных запасов.

Индийский океан — восточная часть, где известны Сомалийское и Центрально-Индийское поля.

Атлантика — Северо-Американское-Гвианское поле и плато Блейк у побережья США.

Российские учёные из Института океанологии РАН тоже активно изучают конкреции. Экспедиции на научно-исследовательских судах не раз отбирали образцы в Тихом океане, в том числе в зоне Кларион-Клиппертон, где Россия имеет лицензию на разведку.

Что такое марганцевые конкреции

Это твёрдые образования на дне океана. Они растут вокруг небольшого ядра — кусочка породы или остатков древних организмов [3].

Изученный образец имел диаметр около 3 сантиметров. Но бывают конкреции и гораздо крупнее — до 20 сантиметров [9]. Учёные использовали рентгеновскую томографию, чтобы заглянуть внутрь камня, не разрушая его.

Оказалось, что структура конкреции неоднородна. У неё есть плотное ядро и пористая внешняя оболочка. Внутри видны слои, как у луковицы. Каждый слой — это запись о том, как менялись условия на дне океана.[1]

Как они растут

Рост конкреций идёт по трём сценариям:

Первый — водный (гидрогенный). Металлы оседают из океанской воды на поверхности конкреции. Так образуются богатые кобальтом слои [4].

Второй — осадочный (диагенетический). Металлы поступают из морских отложений. Они растворяются в толще осадка и поднимаются к конкреции. Так появляются слои, богатые никелем и медью [4].

Третий — микробный. Микроорганизмы активно участвуют в процессе окисления марганца [5]. Бактерии используют марганец для получения энергии в условиях, где почти нет кислорода и питательных веществ. При этом они способствуют образованию марганцевых оксидов — основы конкреций [10].

Неожиданное открытие: «тёмный кислород»

В 2026 году учёные сделали удивительное открытие. На глубине 4000 метров, где нет солнечного света, они обнаружили выработку кислорода.

Оказалось, что марганцевые конкреции работают как гигантские «геобатареи». На их поверхности возникает электрическое напряжение до 0,95 вольт. Когда конкреции собираются вместе, они генерируют достаточно электричества, чтобы расщеплять воду на водород и кислород.

Это открытие переворачивает представления о происхождении жизни. Раньше считалось, что кислород на Земле появился только благодаря фотосинтезу. Но «тёмный кислород» мог существовать задолго до появления растений. Это значит, что жизнь могла зародиться в глубоководных экосистемах, не завися от Солнца.

Кроме того, это важный сигнал для поиска жизни на других планетах. На спутниках Юпитера и Сатурна, таких как Европа и Энцелад, есть подлёдные океаны. Там тоже могут существовать аналогичные процессы [15].

Кладовая или ловушка?

Марганцевые конкреции — это кладовая металлов. Они содержат кобальт и никель, необходимые для производства аккумуляторов [2]. А значит, от них зависит будущее электротранспорта и энергетики.

Однако добыча конкреций вызывает ожесточённые споры. Противники указывают на хрупкость глубоководных экосистем. Процесс добычи поднимает облака осадка, которые оседают на огромных площадях, уничтожая бентосные сообщества [12]. Учёные предупреждают: мы ещё не до конца понимаем, как устроена жизнь на дне океана. Начать массовую добычу, не изучив последствия, рискованно [15].

Россия — одна из стран, имеющих лицензию на разведку конкреций в зоне Кларион-Клиппертон. Институт океанологии РАН участвует в оценке ресурсов и изучении влияния добычи на экосистемы. Этот вопрос важен не только для науки, но и для экономики: добыча металлов со дна океана может стать альтернативой наземным месторождениям.

Новое исследование даёт ключ к пониманию того, как формируются эти богатые металлами камни. Это поможет искать их более целенаправленно и, возможно, создавать синтетические аналоги. Так что тайна «картофелин» на дне океана может помочь человечеству перейти к чистой энергетике. Но важно помнить: цена этого перехода — сохранение уникальных глубоководных экосистем, которые мы едва начали изучать.

---

Список источников

1. ScienceDirect. Cross-scale “hydrogenetic-diagenetic-microbially mediated” assembly of deep-sea nodules
2. ScienceDirect. Prospects for Commercial Exploitation of Deep-Sea Polymetallic Nodules
3. USGS. Abundance of abyssal ferromanganese nodules from the Samoa Basin
4. Docta Complutense. Hydrogenetic, Diagenetic and Hydrothermal Processes Forming Ferromanganese Crusts
5. PubMed. Mn(II) oxidation in Sphingopyxis sp. MAB15
6. bioRxiv. Nodule crevice communities in the CCZ
7. KCI. Study of Multi-nucleated Ferromanganese Nodules from Western Pacific Magellan Seamount
8. Interoceanmetal Joint Organization. Polymetallic Nodules
9. ScienceDirect. Mn(II) oxidation in Sphingopyxis sp. MAB15 (full text)
10. Max-Planck-Institut für Eisenforschung. Sustainable materials from manganese nodules
11. ScienceDirect. Deep-sea polymetallic nodule mining review
12. USGS. Abundance and geochemistry of ferromanganese nodules from the Samoa Basin
13. Oula-Finna. Mineralogy controls minor-element concentrations in ferromanganese nodules
14. Sabancı Üniversitesi. Dark oxygen production on the deep-ocean floor