發現“黑氧”的科學家多年來一直忽視它。原因如下。

孩子們總是問“為什么？當他們第一次體驗事物時，想要了解更多信息是很自然的。但隨著孩子長大成人，他們往往會忽視挑戰他們經驗和理解的新事物。

當我在深海中發現氧氣生產源時，這就是發生在我身上的事情——但九年來一直忽視它。

2013 年，我正在進行實驗，以測量 2013 年太平洋 Clarion-Clipperton 區的海底碳循環。我將著陸器系統（用于攜帶科學設備的遙控平臺）部署到 4,000 米的深度，它回來時里面有氣泡。

這是非常不尋常的，所以兩年后，當我們回到同一個地點時，我帶了一些 optodes（氧傳感器）。

這些是用來測量耗氧量的，但它們卻向我展示了氧氣的產生量，這與我的預期完全相反。我沒有質疑我為什么會得到這些結果，而是將讀數視為傳感器故障的結果。

我們從很小的時候就被教導，氧氣只能通過光合作用產生，而這需要光——在海面以下數千米的地方，光是供不應求的。

直到 2021 年，當我用第二種方法測量氧氣產生時，我才意識到我們發現了一些特殊的東西：暗氧——在沒有陽光的情況下產生的氧氣。

2024 年夏天，我和我的團隊發表了我們的發現在《自然地球科學》雜志上。

暗氧的發現改變了我們對深海和地球上潛在生命的理解。但我們仍然不確定這種氧氣是如何產生的，產生到什么程度，以及它是否對它產生的深海生態系統具有生態意義。

在我們的論文中，我們認為來源可能是多金屬結核，即由許多不同的金屬（包括錳）組成的巖石狀結構，當與海水相互作用時，它們會產生電位差異。

我們提出，這些可以產生足以將海水分成氫氣和氧氣的電壓。一項新的中國研究剛剛表明，當這些錳結核形成時，可能會產生氧氣。

更多“為什么”問題

今年，感謝日本財團的資助，我們將探討其中的一些科學問題。如果我們證明在沒有光合作用的情況下可以產生氧氣，那么這一發現也將改變我們看待其他行星上生命可能性的方式。

事實上，我們已經在與 NASA 的專家進行對話，他們認為暗氧可以重塑我們對其他海洋世界（如土衛二和木衛二）上生命如何維持的理解，這些衛星的冰殼限制了陽光穿透到下面的海洋。

我們還在分析太平洋中部黑氧的潛力，并開發專門建造的自主著陸器或鉆井平臺。這將是英國首次有機會在 6,000 米以下深度進行采樣。

這些車輛將攜帶專業儀器到 11,000 米的深度，那里的壓力超過每平方厘米 1 噸（相當于 100 頭大象坐在你上面).

我們將研究氫在產生暗氧的過程中是否釋放，以及它是否被用作深海部分地區異常龐大的微生物群落的能源。我們還想了解更多關于氣候變化可能會影響深海的生物活動。

該項目是同類項目中第一個直接探索這些過程的項目。我的團隊將能夠研究深海海底到HADAL 區域，該區域深度達 6,000 – 11,000 米，約占整個海洋的 45%。這個到處都是深海海溝的棲息地，人們仍然知之甚少。

暗氧的發現顯然對深海采礦業具有潛在影響。深海采礦將提取含有錳、鎳和鈷等金屬的多金屬結核，這些金屬是生產電動汽車和手機鋰離子電池所必需的。

我們還不知道這樣的行業會如何影響海底，但我們未來幾年的研究應該有助于回答提出的許多問題，并可能更好地告知應該在哪些地方更好地保護海底免受深海采礦的影響。

有一件事是肯定的：無論我們找到什么，我都會努力滿足我孩子般的熱情，并確保問“為什么？

安德魯·斯威特曼， 海底生態學和生物地球化學教授，蘇格蘭海洋科學協會

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