發(fā)現(xiàn)“黑氧”的科學(xué)家多年來一直忽視它。原因如下。

孩子們總是問“為什么？當(dāng)他們第一次體驗(yàn)事物時(shí)，想要了解更多信息是很自然的。但隨著孩子長大成人，他們往往會(huì)忽視挑戰(zhàn)他們經(jīng)驗(yàn)和理解的新事物。

當(dāng)我在深海中發(fā)現(xiàn)氧氣生產(chǎn)源時(shí)，這就是發(fā)生在我身上的事情——但九年來一直忽視它。

2013 年，我正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以測(cè)量 2013 年太平洋 Clarion-Clipperton 區(qū)的海底碳循環(huán)。我將著陸器系統(tǒng)（用于攜帶科學(xué)設(shè)備的遙控平臺(tái)）部署到 4,000 米的深度，它回來時(shí)里面有氣泡。

這是非常不尋常的，所以兩年后，當(dāng)我們回到同一個(gè)地點(diǎn)時(shí)，我?guī)Я艘恍?optodes（氧傳感器）。

這些是用來測(cè)量耗氧量的，但它們卻向我展示了氧氣的產(chǎn)生量，這與我的預(yù)期完全相反。我沒有質(zhì)疑我為什么會(huì)得到這些結(jié)果，而是將讀數(shù)視為傳感器故障的結(jié)果。

我們從很小的時(shí)候就被教導(dǎo)，氧氣只能通過光合作用產(chǎn)生，而這需要光——在海面以下數(shù)千米的地方，光是供不應(yīng)求的。

直到 2021 年，當(dāng)我用第二種方法測(cè)量氧氣產(chǎn)生時(shí)，我才意識(shí)到我們發(fā)現(xiàn)了一些特殊的東西：暗氧——在沒有陽光的情況下產(chǎn)生的氧氣。

2024 年夏天，我和我的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了我們的發(fā)現(xiàn)在《自然地球科學(xué)》雜志上。

暗氧的發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)深海和地球上潛在生命的理解。但我們?nèi)匀徊淮_定這種氧氣是如何產(chǎn)生的，產(chǎn)生到什么程度，以及它是否對(duì)它產(chǎn)生的深海生態(tài)系統(tǒng)具有生態(tài)意義。

在我們的論文中，我們認(rèn)為來源可能是多金屬結(jié)核，即由許多不同的金屬（包括錳）組成的巖石狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)與海水相互作用時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生電位差異。

我們提出，這些可以產(chǎn)生足以將海水分成氫氣和氧氣的電壓。一項(xiàng)新的中國研究剛剛表明，當(dāng)這些錳結(jié)核形成時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生氧氣。

更多“為什么”問題

今年，感謝日本財(cái)團(tuán)的資助，我們將探討其中的一些科學(xué)問題。如果我們證明在沒有光合作用的情況下可以產(chǎn)生氧氣，那么這一發(fā)現(xiàn)也將改變我們看待其他行星上生命可能性的方式。

事實(shí)上，我們已經(jīng)在與 NASA 的專家進(jìn)行對(duì)話，他們認(rèn)為暗氧可以重塑我們對(duì)其他海洋世界（如土衛(wèi)二和木衛(wèi)二）上生命如何維持的理解，這些衛(wèi)星的冰殼限制了陽光穿透到下面的海洋。

我們還在分析太平洋中部黑氧的潛力，并開發(fā)專門建造的自主著陸器或鉆井平臺(tái)。這將是英國首次有機(jī)會(huì)在 6,000 米以下深度進(jìn)行采樣。

這些車輛將攜帶專業(yè)儀器到 11,000 米的深度，那里的壓力超過每平方厘米 1 噸（相當(dāng)于 100 頭大象坐在你上面).

我們將研究氫在產(chǎn)生暗氧的過程中是否釋放，以及它是否被用作深海部分地區(qū)異常龐大的微生物群落的能源。我們還想了解更多關(guān)于氣候變化可能會(huì)影響深海的生物活動(dòng)。

該項(xiàng)目是同類項(xiàng)目中第一個(gè)直接探索這些過程的項(xiàng)目。我的團(tuán)隊(duì)將能夠研究深海海底到HADAL 區(qū)域，該區(qū)域深度達(dá) 6,000 – 11,000 米，約占整個(gè)海洋的 45%。這個(gè)到處都是深海海溝的棲息地，人們?nèi)匀恢跎佟?/p>

暗氧的發(fā)現(xiàn)顯然對(duì)深海采礦業(yè)具有潛在影響。深海采礦將提取含有錳、鎳和鈷等金屬的多金屬結(jié)核，這些金屬是生產(chǎn)電動(dòng)汽車和手機(jī)鋰離子電池所必需的。

我們還不知道這樣的行業(yè)會(huì)如何影響海底，但我們未來幾年的研究應(yīng)該有助于回答提出的許多問題，并可能更好地告知應(yīng)該在哪些地方更好地保護(hù)海底免受深海采礦的影響。

有一件事是肯定的：無論我們找到什么，我都會(huì)努力滿足我孩子般的熱情，并確保問“為什么？

安德魯·斯威特曼， 海底生態(tài)學(xué)和生物地球化學(xué)教授，蘇格蘭海洋科學(xué)協(xié)會(huì)

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