האוקיינוסים מכסים כשני שלישים משטח כדור הארץ ועומקם הממוצע הוא כארבעה קילומטרים. המים העמוקים של האוקיינוסים קרים מאוד (1 עד 3 מעלות צלזיוס) ומקורם במים ששוקעים למעמקים בחורף בצפון האוקיינוס האטלנטי ובאוקיינוס הדרומי שסובב את יבשת אנטרקטיקה. דרך שני אזורים אלו, האוקיינוסים יכולים לקלוט חום מהאטמוספירה וכך גם לשחלף איתה גזים. לכן במים העמוקים שבאוקיינוסים יש כמות ניכרת של גזים ובהם פחמן דו-חמצני (CO2) – שידוע כתורם להתחממות הגלובלית – ועל כן נערכים בהם מחקרים רבים. גז נוסף שקיים במים העמוקים שבאוקיינוסים הוא חמצן כמובן. אחד ממקורותיו הוא אורגניזמים מיקרוסקופיים שמייצרים אותו בפוטוסינתזה, באמצעות קליטת אור השמש. אחוז ניכר מהחמצן שאנו נושמים מגיע ממערכת ימית זו. מקור נוסף לחמצן שבאוקיינוסים הוא האוויר שבא במגע עם פני הים; קיימת תחלופת גזים בין האוויר לים (כלומר בין האטמוספירה לאוקיינוסים), ואם היא מהירה (למשל בשל ים סוער, רוחות חזקות, וגלים שנשברים) ואם חשוך בעומקים ואין פוטוסינתזה – הים אמור להכיל חמצן שמגיע מהאוויר בעיקר. במחקרים קודמים דגמנו מים מהעומקים הגדולים באוקיינוסים (מתחת ל-1,000 מטר), החשוכים, וגילינו רמזים לחמצן שמקורו בפוטוסינתזה, כלומר באור השמש. במחקר זה ביקשנו לברר כיצד הדבר ייתכן – כיצד מגיע חמצן פוטוסינתטי למים העמוקים והחשוכים? נטלנו שוב דגימות מעומקים גדולים באוקיינוסים ממקומות שונים בעולם, ובאמצעות מדידת החמצן בספקטרומטר מסה (מתקן שבאמצעותו ניתן לנתח דגימה ולקבוע מהם החומרים שמרכיבים אותה) ומדידת היחסים האיזוטופיים שלו – זיהינו שאכן מדובר בחמצן פוטוסינתטי שנוצר בים ולא בא מהאוויר. איזוטופים של יסודות כימיים הם אטומים עם מספר חלקיקי פרוטונים זהה ומספר חלקיקי נויטרונים שונה בגרעין. עיקר החמצן בעולם הוא איזוטופ בעל משקל אטומי 16 – שמונה חלקיקי פרוטונים ושמונה חלקיקי נויטרונים; איזוטופ 17 הוא בעל שמונה פרוטונים ותשעה נויטרונים; ואיזוטופ 18 הוא בעל שמונה פרוטונים ועשרה נויטרונים. החמצן בים שמקורו באוויר מדולדל באיזוטופ 17, והחמצן שנוצר בים בפוטוסינתזה כולל קצת יותר ממנו. ולכן מדידות איזוטופיות יכולות להראות לנו כמה מהחמצן שבים מגיע מהאוויר וכמה ממנו מגיע בפוטוסינתזה מהים. כך גילינו כמות משמעותית של חמצן פוטוסינתטי במי האוקיינוסים העמוקים והחשוכים. מכך הסקנו כי תחלופת הגזים בין האוויר לים אינה מהירה כפי שנהוג לחשוב. כלומר – היא לא מספיקה לסלק כמות גדולה מהחמצן הפוטוסינתטי שיוצר באביב ובקיץ בצפון האוקיינוס האטלנטי ובאוקיינוס הדרומי, אשר הגיע מהם לאזורי אוקיינוסים עמוקים וחשוכים. מכאן ניתן להבין גם שעל אף שמי האוקיינוסים העמוקים מכילים כמות אדירה של פחמן דו-חמצני שיכול להיפלט לאטמוספירה, קצב השחרור שלו מוגבל עקב תחלופת גזים אטית יחסית.