¿Podría una criatura biológica obtener oxígeno de las rocas de óxido o descomponiendo el H2O?

La respuesta corta será prácticamente siempre "no sin alguna otra fuente de energía externa. En cuyo caso, tampoco necesita el oxígeno".

Dicho esto, hay un tipo de escenario que podría tener sentido, al que volveré después de lo principal.

Cuando los productos químicos y los elementos reaccionan para formar compuestos, los enlaces que se forman o se rompen significarán que la reacción necesita energía añadida para que ocurra, o se liberará energía. (Técnicamente, hay un poco de margen de maniobra en esa declaración, pero solo una pequeña cantidad, no lo suficiente para soportar un cuerpo macroscópico).

Si se les deja solos, los compuestos y los elementos tenderán a formar las sustancias más estables que puedan, químicamente hablando. Porque cuanto más reactivos, más fácil romper sus lazos existentes, más fácil es romperse y reaccionar en otra cosa. Nuevamente, eso es más o menos correcto, no técnicamente perfectamente preciso.

Como ejemplo, los átomos de oxígeno elemental son increíblemente reactivos, por lo que tiendes a no encontrarlos deambulando solos: han reaccionado con cualquier otra cosa que estuviera presente para producir óxido de hierro (rocas con bandas de óxido con el tiempo) con hierro, moléculas de oxígeno con otro oxígeno . átomos, agua con átomos de hidrógeno, etc. Luego, dentro del agua, algo se dividirá nuevamente, de H ₂ O a formas iónicas en equilibrio (H ⁺ y OH ^- ). Si agregamos energía, podemos dividirlas nuevamente: óxido de hierro nuevamente en átomos de hierro y oxígeno, agua nuevamente en hidrógeno y átomos de oxígeno, etc.

Así llega tu organismo. Para liberar nuevamente el oxígeno de estos, siempre se requerirá un aporte neto de energía. Y debido a que la energía siempre se disipa en tales procesos, la energía utilizable que obtiene a través del oxígeno resultante simplemente no valdrá la energía que ya tenía que obtener, para poner en la reacción, para liberar el oxígeno en primer lugar.

Tenga en cuenta que nada de esto es técnicamente preciso, y algunos pueden tener lagunas. Es posible que desee consultar el Intercambio de pila de química si necesita estar más seguro. También puede encontrar informativos los artículos de Wikipedia sobre el oxígeno en la geología y el gran evento/catástrofe de oxigenación . Pero esa es la respuesta aproximada.

La gran laguna es esta:

Supongamos que una forma de vida tiene acceso a mucha energía (por ejemplo, la luz solar) pero necesita oxígeno (u otros elementos/compuestos que solo se encuentran en combinaciones químicas) para algún proceso biológico. Entonces podría usar la fuente externa de energía y usarla para obtener oxígeno y descomponerlo internamente desde su forma disponible en un compuesto biológico más útil.

Pero en este caso, estaría usando la luz del sol como su principal fuente de energía, y parte de la energía se "convertiría" internamente, por así decirlo, en oxígeno para fines internos más directos, al usarse para separar el oxígeno de lo que sea de forma nativa. combinado con, antes de usarlo.

No obtendría tanta energía del oxígeno como la luz solar con la que comenzó, pero tal vez esté bien. Quizás tiene fuentes primarias de energía más que suficientes, pero biológicamente terminó desarrollando rocas como fuente de oxígeno para procesos biológicos que se ven favorecidos de alguna manera. Eso es probablemente factible. (La vida del carbono se mantiene bajo tierra pero con "alas/cola" a base de silicio resistentes a la temperatura extruidas durante el día, viviendo de la inmensa energía bruta de su estrella caliente azul/UV, pero en un planeta desértico sin fuentes significativas de químicos biológicamente relevantes aparte de rocas y depósitos subterráneos???)

Eso sería un poco como obtenemos nuestra energía primaria de los alimentos y el oxígeno y demás, pero no nos alimentamos directamente de ellos. En cambio, usamos esas cosas internamente para romper moléculas complejas y crear o almacenar glucosa y ATP, que luego usamos más directamente en nuestros cuerpos para alimentar los músculos reales , aunque pierde gran parte de la energía original que obtuvimos, en el proceso de hacer entonces.

¿Fotosíntesis?

https://en.wikipedia.org/wiki/Fotosíntesis

Es posible que haya oído hablar de él. Seguro que te gusta inhalar sin moderación el producto de oxígeno de la fotosíntesis. Y tú, y tú. Tú especialmente, Zeiss. Ese oxígeno proviene del agua.

Las plantas guardan el hidrógeno del agua para hacer azúcar. Entonces te comes eso.

No, no puedes usar rocas como oxígeno para oxidar compuestos orgánicos, como hacemos nosotros, y obtener energía.

Sin embargo, hay un gran conjunto de reacciones que pueden sustituir el proceso que le interesa.

En particular, el azufre es común en forma de "rocas" y puede usarse como una forma más débil de oxidar cosas. De modo que es posible cazar presas y luego, en lugar de respirar mientras se digiere, comer algunas rocas que contienen azufre para digerir la presa.

El problema es que es probable que sea mucho más lento y que el presupuesto de energía también sea algo menor. No podemos almacenar bien el oxígeno dentro de nosotros, pero con el azufre es más fácil. Entonces, esta criatura podrá 'contener la respiración' durante muchos días, si ha comido su presa y suficiente roca de azufre. Aún así, será más lento en general que nosotros, criaturas que respiran, porque no tenemos que llevar nuestro oxidante con nosotros que produce aproximadamente la mitad del peso del combustible, y el oxígeno proporciona aproximadamente el doble de energía después de que se completa la oxidación. Entonces, en modo de inanición, podemos sobrevivir aproximadamente 4 veces más, con la misma tasa metabólica.

Otro concepto interesante es que esta criatura en realidad podrá tener más resistencia en un período de tiempo de más de 10 segundos, pero menos de 10 minutos. Esto es cuando estamos limitados por nuestra capacidad para respirar. Este es un buen marco de tiempo para la caza. No es como una emboscada, la potencia máxima para esto será más o menos la misma, ya que la caza de emboscada no requiere respirar mucho. Pero persecución completa y tipo de caza en ejecución. La falta de músculos para respirar, la falta de pulmones en general, la falta de necesidad de una transferencia masiva de recursos, pueden compensar un poco la menor producción de energía por reacción y duplicar la masa de la fuente de energía.

Hay organismos litótrofos que "comen" sustratos inorgánicos, así como quimiotrofos. Pueden obtener un electrón del hierro pasando de Fe2+ a Fe3+ o azufre u otros inorgánicos. Algunos pueden hacerlo solo con el elemento, y en otros es necesario que haya una molécula de agua involucrada. Algunos son procesos aeróbicos en los que se necesita oxígeno como parte de la respiración, pero otros son anaeróbicos sin oxígeno.

La luna también es un entorno hostil, por lo que también puede tener reacciones que pueden ser catalizadas por la luz ultravioleta y, en algunos casos, por la luz visible. Eso podría conducir a una serie de reacciones diferentes en las que, si tuviera una molécula de agua, podría dividirse. Hay personas que intentan diseñar este tipo de sistemas para dividir Co2, o convertir Co2 más agua en metano, etc. Entonces, con esa energía adicional, es posible que pueda cambiar el equilibrio para que la roca pueda obtener oxígeno.

También podría pensar en liberar oxígeno de los compuestos de óxido metálico calentándolos para liberar el oxígeno. Entonces, si hubiera oxígeno libre alrededor, se reoxidaría.

Los líquenes probablemente pueden liberar pequeñas cantidades de oxígeno, ya que utilizan ácidos y enzimas para descomponer los minerales. Ellos, por supuesto, fabrican su propio oxígeno mediante la fotosíntesis. Probablemente esté imaginando algo con una tasa metabólica mucho mayor, pero los líquenes están más cerca que la mayoría de las formas de vida que conocemos que podrían existir en ambientes extremos.