在地球海底黑暗的深處?kù)o靜地嘰嘰喳喳地流淌著，一種自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)正在悄悄地產(chǎn)生氧氣，而這一切都沒(méi)有生命的參與。

這一意想不到的發(fā)現(xiàn)顛覆了長(zhǎng)期以來(lái)的共識(shí)光合作用生物體為了產(chǎn)生我們需要呼吸的氧氣。

來(lái)自蘇格蘭海洋科學(xué)協(xié)會(huì)（SAMS）的生物地球化學(xué)家安德魯·斯威特曼（Andrew Sweetman）及其同事在測(cè)量海底氧氣含量以評(píng)估深海采礦的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)了這一令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。

“通過(guò)非光合作用過(guò)程發(fā)現(xiàn)氧氣的發(fā)現(xiàn)要求我們重新思考地球上復(fù)雜生命的進(jìn)化可能是如何起源的。說(shuō)SAMS海洋科學(xué)家尼古拉斯·歐文斯（Nicholas Owens）沒(méi)有參與這項(xiàng)研究。

“在我看來(lái)，這是近來(lái)海洋科學(xué)領(lǐng)域最激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)之一。

在太平洋之中，黑色、圓形的巖石在地板上撒胡椒粉。科學(xué)家的測(cè)量結(jié)果顯示，在這里，在超過(guò)4,000米（13,000英尺）的深度，氧氣含量緩慢但肯定地不斷增加。

“當(dāng)我們第一次得到這些數(shù)據(jù)時(shí)，我們認(rèn)為傳感器有故障，因?yàn)樵谏詈Ｋ龅拿恳豁?xiàng)研究都只看到氧氣被消耗而不是產(chǎn)生。我們會(huì)回家重新校準(zhǔn)傳感器，但在 10 年的時(shí)間里，這些奇怪的氧氣讀數(shù)不斷出現(xiàn)。解釋甜心。

“我們決定采用一種備份方法，該方法的工作方式與我們使用的光電傳感器不同，當(dāng)兩種方法都得到相同的結(jié)果時(shí)，我們知道我們正在做一些開(kāi)創(chuàng)性且未曾想過(guò)的事情。”

為了調(diào)查這個(gè)謎團(tuán)，研究人員收集了一些結(jié)核巖石，看看它們是否是實(shí)驗(yàn)室中這種“暗氧”產(chǎn)生的來(lái)源。

這些結(jié)核的散落覆蓋了海底的大片區(qū)域。它們是鈷、錳和鎳等稀土金屬的天然礦床，它們都混雜在多金屬混合物中。

我們重視這些確切的金屬，因?yàn)樗鼈?a>在電池中的使用，事實(shí)證明，這正是巖石在海底自發(fā)作用的方式。

研究人員發(fā)現(xiàn)，單個(gè)多金屬結(jié)核產(chǎn)生的電壓高達(dá)0.95 V。因此，當(dāng)它們聚集在一起時(shí)，就像串聯(lián)的電池一樣，它們可以很容易地達(dá)到從水中分離氧氣所需的 1.5 V 電壓。電解反應(yīng).

“看來(lái)我們發(fā)現(xiàn)了一種天然的'地質(zhì)電池'，””說(shuō)西北大學(xué)化學(xué)家弗朗茨·蓋格（Franz Geiger）。“這些土電池是可能解釋海洋暗氧產(chǎn)生的基礎(chǔ)。

雖然還有很多東西需要研究，例如多金屬結(jié)核產(chǎn)生的氧氣規(guī)模，但這一發(fā)現(xiàn)為深海采礦停止幾十年后海洋“死區(qū)”神秘而頑固的持續(xù)存在提供了一個(gè)可能的解釋。

“在2016年和2017年，海洋生物學(xué)家訪問(wèn)了1980年代開(kāi)采的地點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)在開(kāi)采區(qū)甚至沒(méi)有發(fā)現(xiàn)細(xì)菌。然而，在未布雷的地區(qū)，海洋生物蓬勃發(fā)展。解釋蓋革。

“為什么這樣的'死區(qū)'會(huì)持續(xù)幾十年，目前還不得而知。然而，這給海底采礦戰(zhàn)略增加了一個(gè)重要的星號(hào)，因?yàn)樵诮Y(jié)核豐富的地區(qū)，海底動(dòng)物多樣性高于最多樣化的熱帶雨林。

除了對(duì)深海采礦的這些巨大影響外，“暗氧”還引發(fā)了圍繞地球上呼吸氧氣生命起源的一連串新問(wèn)題。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為古老的微生物藍(lán)藻首先供應(yīng)所需的氧氣對(duì)于數(shù)十億年前復(fù)雜生命的演化，作為光合作用的廢物將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為它們的能源。

“我們現(xiàn)在知道，在沒(méi)有光的深海中會(huì)產(chǎn)生氧氣，”說(shuō)甜心。

“因此，我認(rèn)為我們需要重新審視這樣的問(wèn)題：有氧生活可以從哪里開(kāi)始？

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然地球科學(xué).

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