科学家们在海底发现了“暗氧”，令人惊讶的是，它是由金属块产生的

海面下一万二千英尺处是一个永恒的午夜世界。没有阳光可以穿透到这个深度以促进光合作用，因此没有植物在那里产生氧气。然而，在这个黑暗笼罩的地区，维持生命的气体非常丰富，这要归功于一个不太可能的氧气工厂：马铃薯大小的海底“电池岩石”。

本周发表在该杂志上的新研究自然地球科学揭示了大自然已经设计出一种在没有植物参与的情况下产生氧气的方法。这是“一个令人惊讶和意想不到的发现”。丹尼尔·琼斯英国国家海洋学中心的一名研究员没有参与这项研究，他告诉美国有线电视新闻网（CNN）凯蒂·亨特。

此前，科学家们认为氧气是生命本身的产物，即通过光合作用形成植物和藻类等自养生物。但这项新研究推翻了这种简单化的叙述。事实上，这一发现是如此令人惊讶，以至于当主要作者安德鲁·斯威特曼他于2013年在太平洋的克拉里昂-克利珀顿区首次测量了这种“暗氧”，但他完全不屑一顾。

“我只是忽略了它，因为我被教导过——你只能通过光合作用获得氧气，”苏格兰海洋科学协会的生态学家斯威特曼告诉维多利亚吉尔。BBC新闻.“最终，我意识到，多年来我一直在忽视这个潜在的巨大发现。

追溯“暗氧”的起源

斯威特曼是一个研究小组的成员，该小组旨在测量海底生物消耗了多少氧气。他在从深海中舀出的海水中看到的是氧气含量的上升，而不是预测的下降。最初，他以为自己的传感器有故障，并将它们送回制造商进行重新校准——四到五次。

2021 年，斯威特曼的机会来了，他回到了同一个地方，这次是为一家名为 Metals Company 的深海采矿公司调查海底。使用不同的技术，斯威特曼的团队再次测量了溶解氧的急剧增加，写道《科学美国人》艾莉森·帕歇尔。他终于有了充分的理由去认真对待这些数字，并有动力去寻找氧气的真正来源。

首先是消除过程。科学家们排除了微生物幕后黑手的可能性：在模拟海底的实验室测试中，研究人员用氯化汞杀死了水中的任何生物。然而，氧气含量仍然上升。

CCZ的那个区域散布着被称为多金属结核的岩石状块体，这些结核是在锰和钴等金属从水中析出并在贝壳碎片或鲨鱼牙齿周围聚结时形成的。科学家们将注意力集中在这些金属上，将其作为氧气的来源，但他们仍然不确定他们是如何制造这种气体的。例如，氧气不是由于结核中的放射性物质分裂水分子或含氧矿物质（如锰氧化物）的分解造成的。

当斯威特曼在巴西圣保罗的一家酒店酒吧观看一部关于深海采矿的纪录片时，取得了突破。据美国有线电视新闻网（CNN）报道，他听到一个角色称这些结节为“岩石中的电池”。一个想法在他的脑海中萦绕：氧气可以通过电化学产生吗？

如果你把一个标准的AA电池放入盐水中，你会观察到气泡并听到嘶嘶声——这是当电流分裂水分子时产生氢气和氧气，这一过程被称为电解。研究人员怀疑同样的事情也发生在深海，多亏了多金属结核。事实上，对结核表面的电压测量证实，岩石携带的汁液高达0.95伏特。这与海水电解的1.5伏特的理论要求略有不同，但研究人员怀疑，结节聚集在一起有助于反应克服这一障碍。

这“是[我和我的实验室]做过的最吸引人的事情之一”。弗朗茨·盖格西北大学的物理化学家、该论文的合著者告诉《科学美国人》.

自然形成的岩石电池迫使科学家拓宽生命进化轨迹的理论。科学家们曾认为，复杂的生命是在光合作用蓝藻足够成熟后进化而来的早期地球上的氧气.也许生命本可以在口袋里升级，在不太可能的地方以氧气为食。

“因此，我认为我们需要重新审视这样的问题：有氧生活可以从哪里开始？斯威特曼告诉直播科学的萨沙·帕雷。同样的过程也可能在其他海洋世界中上演，例如土卫二和木卫二。

深海采矿目标

无论它们是否参与了生命的进化，这些结核对今天的海洋生物都很重要。一个2013年调查的CCZ发现，有一半的记录在案的巨型动物物种 - 那些大到肉眼可以辨认的物种 - 只存在于结核上。深海仍然是一个对生物多样性研究不足的区域，其数量高达三分之二它的居民仍然不为科学所知。

然而，CCZ已经因其深海采矿潜力而引起了人们的兴趣。执行这种产生氧气的炼金术的结核也是其丰富的开采目标稀土金属.这些元素包括钴、镍、铜和锰，是重要成分在电池、智能手机、风力涡轮机和太阳能电池板中。

深海采矿目前仍处于实验阶段，而非全面产业，已引起巨大反弹。迄今27个国家和52家公司已承诺支持暂停深海采矿。超过800名科学家和政策专家已经请愿反对这种做法。在CCZ等国际水域的采矿活动受国际海底管理局（International Seabed Authority）的监管，该机构为采矿勘探颁发许可证。

赞助这项新研究的同一家公司 Metals Company 是第一家获得 2022 年采矿试验授权的公司，该公司于 2022 年获得采矿试验的授权。惊讶和沮丧的环保主义者。迄今为止，16深海采矿合同已授予私营公司，以调查CCZ约400,000平方英里的海底。

像斯威特曼这样的研究对于揭示利害关系的全部规模非常重要。“我不认为这项研究会结束采矿，”他告诉BBC新闻。但他补充说，研究人员可以做的是收集数据，这些数据可以帮助利益相关者做出明智的决策，并可能激发关于如何最大限度地减少影响的新想法，如果或何时该行业开始起步。