重大发现！科学家在深海发现能产生氧气的金属岩石

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（英媒1月17日报道）

7月公布的一项惊人发现犹如一枚科学重磅炸弹：太平洋海底光线无法穿透之处的金属岩石显然在产生氧气。
开端研究表明，富含金属、大小如土豆的结核（主要位于克拉里昂-克利珀顿区海面以下4000米处）会释放电荷，通过电解将海水分解成氧气和氢气。这一前所未有的天然现象挑战了氧气只能通过光合作用利用阳光制造的观点。
英国苏格兰海洋科学协会的张伟民教授是这一发现的幕后推手，他正着手开展一个为期三年的项目，以进一步研究“暗”氧气的产生。张伟民及其团队正在利用配备传感器的定制装置，这些装置可以摆设到11000米的深处。日本财团资助了这一代价270万美元的研究项目，该项目于周五公布。


暗氧气的发现展现了人们对深海、尤其是克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）的了解是多么有限。该地区正在被探索以开采岩石结核中的稀有金属，这些结核经过数百万年形成，其中的金属在新技能和绿色技能中发挥着关键作用。
“我们对暗氧气的发现彻底改变了我们对深海乃至地球生命的理解，但它带来的题目多于答案”，张伟民（他所在机构的洋底生态学和生物地球化学小组组长）在新闻稿中表示，“这项新研究将使我们能够探究其中一些科学题目。”
张伟民表示，新项目的开端目的是确定在CCZ其他存在结核的地区是否也会发生暗氧气产生现象，然后弄清楚氧气产生简直切机制。他说，更好地理解这一现象也有助于太空科学家在地球之外寻找生命。
料想之外的氧气
没有来自阳光的持续能量，氧气很难产生，但其他科学家也在偏远、缺乏光照的地方意外发现了氧气分子。张伟民表示，暗氧气产生可能是一种被人们忽视的更广泛现象。
马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物学实验室的微生物学家埃米尔·拉夫（Emil Ruff）在艾伯塔省的淡水样本中检测到了氧气，这些样本取自加拿大草原地下数十至数百米处，他和来自卡尔加里大学和伍兹霍尔海洋研究所的合著者在2023年6月发表的一项研究中报告了这一发现。在某些情况下，暗氧气与地上大气隔离的时间已超过40000年。
如果一个环境没有持续补充氧气（比方，没有树木和植物补充），氧气最终会消失。“在（与地表过程隔离）40000年或30000年后，实际上没有理由认为还会剩下任何氧气。因为氧气是一种非常受欢迎的电子受体，它通常会通过化学氧化或微生物氧化消耗掉，”拉夫说，“那么，它在那里起什么作用呢？”
与张伟民雷同，拉夫最初也认为大气中的氧气污染了他的样本，这些样本取自14个地下水含水层。考虑到样本的年代，任何氧气早就应该与其他物质反应并消失了。
经过在实验室和现场的耐烦工作，拉夫最终发现，水中的微生物正在产生氧气。这些微生物显然进化出了一种晦涩但巧妙的技巧，使它们能够在没有光照的情况下产生分子。
通过一系列化学反应，这些微生物能够分解称为亚硝酸盐的可溶性化合物（由一个氮原子和两个氧原子组成的分子），通过一种称为歧化的过程产生分子氧。这些微生物还能够利用氧气消耗水中的甲烷来获取能量。此外，拉夫发现，产生的氧宇量足以维持地下水中其他依靠氧气的微生物生命。
他说：“大天然不断给我们带来惊喜，有很多事情，人们曾经说，‘哦，这是不可能的，’但后来发现并非如此。”
为了进一步研究暗氧气，拉夫和他的团队于8月前往南非一个3公里深的矿井，对被困在岩石中长达12亿年的水进行采样。


科学家们已经知道，该矿井中的水含有氧气分子，但不清楚它们是如何形成的。拉夫和他的同事仍在研究他们采集的样本，但他们对于氧气分子可能如何产生有两个假设，他说。
该矿井开采的是黄金和铀（一种放射性金属）。水的辐解作用，即通过放射性将水分子分解，是在没有阳光的情况下产生氧气的可能方式之一。或者，氧气的产生可能涉及微生物，其过程雷同于拉夫在加拿大地下水中发现的过程。
张伟民周五表示，新项目还将寻求了解任何微生物反应是否在海底暗氧气产生中发挥了作用。特别是，该项目将研究金属结核在产生氧气的过程中如何释放氢气，以及氢气是否被用作深海部分地区检测到的微生物群落的能量来源。
他说：“我认为，我们还没有完全掌握其机制，我们需要大量时间来弄清楚”。拉夫表示，他盼望与张伟民和其他参与暗氧气研究的科学家合作，了解海水电解产生的氧气的化学特征与微生物或光解作用产生的氧气的化学特征有何不同。
暗氧气与寻找外星生命
张伟民表示，美国国家航空航天局（NASA）的官员对暗氧气产生的研究很感兴趣，因为这有助于科学理解在没有直接阳光照射的其他星球上生命可能如何维持。
他补充说，该机构盼望进行实验，以了解在土卫二和木卫二（分别是土星和木星的冰质卫星）上发生的更高压力下，可能产生氧气所需的能量。这些卫星是探索生命可能性的目的之一。
深海采矿公司旨在开采结核中的钴、镍、铜、锂和锰，用于太阳能电池板、电动汽车电池和其他绿色技能。一些公司对张伟民的研究提出了质疑。
批评人士表示，深海采矿可能会不可逆转地破坏原始的水下环境，并可能破坏海洋中碳的储存方式，从而加剧气候危机。
The Metals Co.表示，该公司已向《天然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志（最初发表该项研究的期刊）提交了一份反驳文章。该公司表示，该文章正在继承同行评审，但尚未发表。
张伟民表示，他注意到了这些批评意见，并将“通过同行评审的渠道”作出回应。“我们完全相信，这是海底实际发生的过程”，他说。
张伟民还表示，在对海底生态系统有更深入的了解之前，暂缓开发海底资源是谨慎的做法。
艾米·加特曼是美国地质调查局（USGS）位于加利福尼亚州圣克鲁斯的太平洋海岸和海洋科学中心的海洋学研究职员和全球海洋矿产项目负责人，她表示，到现在为止，USGS在检查过的铁锰结核中尚未观察到任何电学现象。她没有参与张伟民或拉夫的研究。
她表示，研究职员现在正在实验复制张伟民等人报告的现象，科学研究是一个过程，可能需要一段时间才能得出确凿的答案。

来源：https://view.inews.qq.com/k/20250118A076M500
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