这是我们小学科学课上最早学到的知识之一——地球上维持生命的氧气是由植物和藻类在 光合作用 中，结合二氧化碳和阳光产生的。但最近发现的被研究人员称为“黑暗氧气”的物质，可能会颠覆关于关键元素如何产生的传统观念，以及这对生命起源可能意味着什么。
根据7月22日发表在 《自然地球科学》 上的一项研究，位于 海底 的一种名为多金属结核的天然矿物沉积物，似乎能在没有任何光源的情况下产生氧气。这些结核体最深可位于海洋表面以下20,000英尺处，尺寸从颗粒状到像人手一样大的结核体不等。由于它们含有钴、铜、锂和锰的组合，因此长期以来被大型矿业公司视为一种潜在的未开发 稀有金属 来源，这些金属是生产电池和其他电子产品所必需的。但尽管它们可能在工业用途上很有价值，现在看来它们对海洋生态系统内的生命更为重要。
多金属结核内部出现异常情况的最初迹象出现在十多年前，地点在太平洋的一个东北部地区。当时，苏格兰海洋科学协会（SAMS）的 Andrew Sweetman 在该区域一个被称为克拉里翁-克利珀顿断裂带的山区海底山脊进行采样考察时，注意到他的设备发出了奇怪的读数。
“当我们第一次获得这些数据时，我们以为传感器坏了，因为有史以来在深海进行的所有研究都只看到氧气被消耗而不是产生，” Sweetman 在一份随附声明中说。“我们会回家重新校准传感器，但经过10年，这些奇怪的氧气读数一直出现。”在用另一套传感器阵列仔细核查了发现结果后，Sweetman 和他的团队知道他们“发现了一些突破性的、前所未闻的东西”。
2023年，Sweetman 联系了西北大学电化学专家 Franz Geiger，并向他介绍了这些奇怪的证据，还寄给了他几磅重的多金属结核。电解，即将目标分解为其独立元素的过程，在海水中仅需1.5伏特即可启动——在将传感器连接到单个结核体后，Sweetman 和 Geiger 检测到了高达0.95伏特的电压。当他们将这些矿物形成体紧密地放在一起时，这种功率甚至更高，就像堆叠电池一样。
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“我们似乎发现了一个天然的‘地质电池’，” Geiger 在一份声明中说。“这些‘地质电池’是海洋黑暗氧气生产可能性的基础。”
这种黑暗氧气的存在和可能的来源，最终可能会改写地球生命起源的叙事。正如 Sweetman 所解释的，专家们长期以来一直认为，地球上的有氧生命始于早期植物和藻类等光合作用生物产生的氧气。现在，他们知道氧气甚至可以在海洋无光照的深处产生，这些理论可能需要更新。
“我认为我们…需要重新审视一些问题，比如：有氧生命可能起源于何处？” Sweetman 说。
但多金属结核可能不仅帮助启动了地球上的生命——它们也可能继续维持着海底附近的生命。这给将它们视为潜在自然矿产资源带来了重大问题。Geiger 在周一的公告中解释说，2016年和2017年海洋生物学家对20世纪80年代被开采过的深海区域进行的检查，揭示了完全的死亡区域，甚至连细菌都不存在。
“为什么这样的‘死亡区域’会持续数十年仍然未知，” Geiger 说。“然而，这给海底采矿策略打上了巨大的问号，因为结核富集区域的海底动物多样性比最茂密的热带雨林还要高。”
不幸的是，所有这些深海生物多样性对将多金属结核视为潜在利润的企业来说可能意义不大。Geiger 指出，构成克拉里翁-克利珀顿断裂带4500英里的所有矿物形成体的总质量，可能足以满足全球能源需求数十年。但正如无数例子已经表明的那样，一个看似遥远的生态系统的破坏，会引发其他地方 致命且危险的连锁反应。
“我们需要重新思考如何开采这些材料，以免耗尽深海生命的氧气来源，” Geiger 警告说。
