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发布日期：2024-09-07 作者：开云
在承平洋克拉里昂－克利珀顿区（CCZ）平展黝黑的海底，散落着形似土豆的黑乎乎的工具。这些不起眼的矿藏被称为多金属结核（又称锰结核），它们影响着深海生态系统，也有着很多未被科学家挖掘的奥秘。这些矿藏是深海采矿公司的重点方针，由于此中含有可用在制造电池的锰和钴等金属。
加拿年夜金属公司首席履行官杰拉德 巴伦手持一块多金属结核。该公司帮助的一项新研究发现，此类结核无需阳光就可以发生氧气。图片来历：《科学美国人》网站 据最新一期《天然 地球科学》杂志报导，这些结核竟能在无光前提下发生氧气。“这是一个全新的、出乎料想的发现。”美国斯克利普斯海洋研究所生物海洋学名望传授丽莎 莱文说。
人们凡是认为，地球上的氧气首要由生物体经由过程光合感化将阳光、二氧化碳和水转化而来。而新研究发现，在CCZ以下4000米的深处，氧气并不是源自生物体，而是由这些黑“土豆”发生的。研究人员暗示，这挑战了人们对海洋的认知，可能有助在揭露生命的发源。
从海底搜集的多金属结核放置在尝试室的摹拟海水中。图片来历：弗朗茨 盖革/美国西北年夜学 ?
海底采样
这一发现可以追溯到2013年。那时，苏格兰海洋科学协会传授安德鲁 斯威特曼和其同事，正致力在丈量CCZ海底生物耗损了几多氧气。研究人员利用了一个沉入海底的深海着陆器，将一个比鞋盒还小的容器推入沉积物中，以封锁一小块海底区域和其上方必然体积的水。
斯威特曼本来估计，跟着微生物的呼吸感化，传感器可以或许检测到氧气程度随时候迟缓降落。但是，他们发现，氧气含量不但没有降落，反而年夜幅上升。斯威特曼觉得传感器坏了，在是将仪器返厂进行从头校准。这类环境在5年内产生了四五次，斯威特曼乃至告知他的学生：“把传感器扔了吧，它们底子不起感化！”
直到2021年，斯威特曼利用另外一种备用方式来检测氧气，并得出了不异的成果后，才接管了海底正在发生氧气的事实。他意想到，在曩昔八九年里，他一向轻忽了一件“深入而庞大”的工作。
近十年来，斯威特曼在连绵6400多千米的CCZ多个地址频频不雅察到了这一现象。研究团队带回了一些沉积物、海水和锰结核样本，在尝试室中进一步研究，试图领会氧气简直切发生体例。
领会“暗氧”
颠末一系列尝试，研究人员解除了微生物等生物进程，并将核心锁定在锰结核自己，认为这是该现象的原由。他们猜测，多是结核中的氧化锰释放出氧气。但斯威特曼暗示，这类释放并不是氧气发生的缘由地点。
后来，2022年的一天，斯威特曼不雅看了一部关在深海采矿的记载片。片中有人提到，这些结核是“岩石中的电池”。这激发斯威特曼的思虑：锰结核中的金属能以某种体例充任自然“地质电池”吗？假如是如许，它们便可能经由过程一种称为“海水电解”的进程将海水份解成氢和氧。
为领会锰结核是不是真的带电，研究人员进行了测试，发现结核概况电压为0.95伏。这低在海水电解所需的1.5伏电压，但当锰结核堆积在一路时，电压可能显著增添，从而将水份解，发生氧气。
研究人员暗示，他们仿佛发现了一种自然的“地质电池”，这多是对海洋“暗氧”现象的一种注释。
挑战范式
美国毕格罗海洋科学尝试室高级研究员贝丝 奥科特暗示，这项研究无疑“挑战了深海氧气轮回的传统范式”。不外，研究团队简直供给了充实的撑持数据，证实该不雅察成果是真实旌旗灯号。
夏威夷年夜学马诺阿分校海洋学声誉传授克雷格 史姑娘说，“地质电池”假说为“暗氧”的存在供给了公道注释，但不解除其他缘由。
史姑娘还暗示，因为研究的局限性，科学家还没有法真正评估此类（“暗氧”）区域的主要性，但它确切注解锰结核在深海海底可能具有未被充实熟悉的生态系统功能。
谜题待解
据美国地质查询拜访局估量，CCZ储藏着211亿吨锰结核，此中所含的要害金属总量跨越了全球陆地储量的总和。
斯威特曼暗示，在推动深海采矿之前，必需充实斟酌这一新发现对情况的潜伏影响。他强调，对深海采矿进行科学监视相当主要。
关在“暗氧”是若何发生的和它在深海生态系统中饰演甚么脚色，仍有很多未解之谜。
斯威特曼弥补说，领会海底若何发生氧气，也可能为生命发源研究供给线索。有一种持久风行的理论认为，生命发源在海底热液喷口，而海水电解能在深海构成氧气的发现，可能会激起人们以新的体例思虑地球上生命是若何发源的。
“我认为还需要做更多的科学研究，特殊是关在这一进程和其主要性的研究。”斯威特曼满怀等候地说，“我但愿这只是一个惊人发现的最先。”
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