最近发现的 “暗氧 ”产生于阳光照射不到的海洋深处，挑战了之前关于氧气仅通过光合作用产生的观点。这一发现对海底多金属结核的开采具有重要意义，因为这些结核被认为是通过一种叫做盐水电解的过程产生这种氧气的。这项研究引发了关于深海采矿的未来及其对生态系统和全球氧气水平潜在影响的辩论。
Silvia Caschera
2024年9月16日
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我们一直理所当然地认为地球上的氧气完全是通过光合作用产生的，但现在我们发现情况可能并非如此。科学家们发现了海洋深渊的深处存在 “暗氧”，这一突破性的发现挑战了我们对海洋生物学和化学的理解。这种形式的氧气是在没有阳光照射的情况下产生的，被发现的地方非常深，光线根本无法到达，这表明地球海洋中存在着氧气产生的其他途径。
氧气是我们今天所知的地球上生命的基本要素之一，而它在25 亿年前在地球大气层中的突然出现，让人们对它的起源仍有许多疑问。传统理论将氧气的出现归因于光合作用生物，尤其是植物和藻类的作用。
然而，2024年7月22日发表在《自然地球科学》（Nature Geoscience）上的一项新研究得出了一个革命性的新结论。这项研究是十年前一次勘探的结果，它推翻了古老的理论，排除了光合作用是氧气来源的可能性。这一发现几乎是偶然的，地点位于夏威夷和墨西哥之间的太平洋克拉里昂-克利珀顿区（Clarion-Clipperton Zone）深4000米处。英国苏格兰海洋科学协会的安德鲁·斯威特曼（Andrew Sweetman）教授领导的科学家团队注意到，他们的仪器显示，从海底采集的样本中存在氧气。当时，团队以为这是技术故障，但经过进一步分析，甚至使用不同的仪器，他们确认没有错误，收集到的样本由不同的矿物质混合而成，确实含有氧气。
这些多金属结核不过是一些类似煤炭的金属块，但它们由锂、钴和铜等宝贵资源组成。这些结核就像一个化学电池，通过一种被称为海水电解的过程产生氧气。该过程涉及电位差，将水分子分解为氢和氧。因此，生命有可能不是在地表上因阳光而产生，而是在海底因“电岩”而产生。
这一发现的影响深远。它表明地球海洋中可能存在氧气生成的其他途径，这对我们理解生命起源以及宇宙中类似环境下生命存在的可能性有着重大影响。事实上，暗氧的存在支持这样一种观点：如果生命能够在海底极端的环境中存在，那么其他行星或卫星上的类似环境也可能孕育生命。这一发现或许能为未来寻找地外生命的任务提供指导，，特别是在像木卫二这样可能存在地下海洋的冰冻卫星上。
暗氧的存在挑战了人们长期以来认为光合作用是海洋中氧气主要来源的观点。它为我们理解生命如何在曾被认为不适宜生存的环境中生存繁衍提供了新的可能性。这可能促使我们发现已经适应这些独特条件的新物种和生化过程。了解暗氧是如何产生的以及它在海洋化学中的作用，也可能为研究全球气候变化提供重要的见解。海洋在调节地球气候方面发挥着至关重要的作用，任何影响海洋化学的新因素都是气候模型中需要考虑的重要因素。
科学家们在继续探索暗氧的神秘来源的同时，也在考虑它对未来深海采矿前景的影响。事实上，产生暗氧的结核不仅是这种重要元素的来源，还蕴藏着可能对于推动绿色经济技术进步至关重要的珍贵矿物。关键在于如何在经济利益和保护这些独特生态系统之间找到平衡。
这项研究在联合国国际海底管理局（ISA）的谈判中引发了争论，一些国家呼吁保持谨慎，在更好地了解深海采矿对环境的影响之前暂停深海采矿。从事深海采矿的加拿大公司The Metals Company对研究结果提出异议，声称研究方法存在缺陷，并质疑《自然地球科学》期刊的可信度。这场争论突显了进一步研究和谨慎考虑深海采矿潜在影响的必要性。
意大利那不勒斯费德里科二世大学的微生物学家Donato Giovannelli教授表示：“我们正在发现地球上有多种氧气来源，但我们还不知道它们的重要性、产生的量，以及它们对地球过去和生命的传播所产生的影响。不过，这些发现无疑迫使我们重新思考一些曾经认为理所当然的事情。”
海洋行动2030是一个“自愿联盟，致力于通过制定和实施可持续海洋计划来支持各国实现可持续海洋经济的目标。”其成员是领先的机构，可以提供各国制定和实施可持续海洋计划所需的技术和财政援助，旨在推动长期的经济和社会发展，同时促进海洋生态系统的健康。“海洋行动2030之友”强调，海洋发挥这些功能的能力依赖于其健康和活力。
海洋在维持地球生命方面发挥着至关重要的作用。它帮助调节气温，为我们抵御风暴，供应食物，支持数百万人的生计，并产生地球一半的氧气。维护海洋的健康是全球社会的责任。
