从深海金属块中发现“暗氧”可能会引发对生命起源的重新思考

在北太平洋克拉里昂-克利珀顿区工作的科学家们发现，海底的金属结核会产生自己的氧气，被称为“暗氧”，这在全球尚属首次。

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新的研究表明，散布在太平洋海底的马铃薯大小的金属结核在完全黑暗的情况下产生氧气，并且没有任何生物体的帮助。

研究人员表示，这种被称为“暗氧”的深海氧气的发现是科学家首次观察到在没有生物体参与的情况下产生氧气的情况，并且挑战了我们对地球上生命出现的了解。

“当我们第一次获得这些数据时，我们认为传感器有问题，因为在深海进行的每项研究都只看到氧气被消耗而不是产生，”研究主要作者安德鲁·斯威特曼（Andrew Sweetman）教授苏格兰海洋科学协会（SAMS）海底生态和生物地球化学研究小组的负责人在一份声明中说。但当仪器不断显示相同的结果时，斯威特曼和他的同事们知道他们“正在研究一些突破性的、未曾想到的东西”，他说。

研究结果于周一（7 月 22 日）发表在《自然地球科学》杂志上，表明北太平洋克拉里昂-克利珀顿区 (CCZ) 发现的小型金属结核通过海水电解产生氧气，海水在此处分解为氧气和存在电荷的氢气。研究表明，这种电荷可能来自结核内金属离子之间存在的电势差，从而导致电子重新分布。

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所谓的多金属结核常见于海洋深海平原，即海面以下 10,000 至 20,000 英尺（3,000 至 6,000 米）的海底平坦区域。这些结核主要含有铁和锰的氧化物，但也含有钴、镍和锂等金属，以及铈等稀土元素，这些元素是电子和低碳技术的重要组成部分。

斯威特曼和他的同事最初打算研究开采多金属结核对 CCZ 海底生态系统的潜在影响，CCZ 是夏威夷和墨西哥之间横跨 170 万平方英里（450 万平方公里）的深海平原。作为评估的一部分，研究小组使用多个地点的特殊实验室测量了氧气浓度的变化。通常情况下，科学家们观察到的海洋越深，氧气含量就会下降，因为可用的光越少，这意味着光合生物就越少，因此氧气产量就越低。但数据显示海底排放量并未出现预期的下降，而是稳定。

在海浪以下 13,000 英尺（4,000 米）处发现暗氧，那里光线无法穿透，这一发现挑战了科学家的信念，即地球上的氧气只能通过光合作用（以及通过氧化氨，但这会导致少量立即消耗）。斯威特曼说，这反过来又提出了关于大约 37 亿年前地球生命起源的新问题。

“要在地球上开始有氧生命，就必须有氧气，我们的理解是，地球的氧气供应始于光合生物，”他说。 “但我们现在知道，在没有光的深海中会产生氧气。因此，我认为我们需要重新审视这样的问题：有氧生命是从哪里开始的？”

斯威特曼说，这些结果还引发了人们对可能开采多金属结核的新担忧，多金属结核可能是深海生态系统的重要氧气来源。

“通过这一发现，我们产生了许多悬而未决的问题，我认为我们在如何开采这些模块方面有很多值得思考的地方，这些模块实际上是岩石中的电池。”