化学反应可能通过分解水分子产生氧气，但其能量来源仍然未知。
某种物质正在向太平洋海底释放出大量的氧气，在那些深处，由于完全没有阳光，光合作用根本无法进行。
这一现象是在一片遍布古老、李子大小的被称为多金属结核的地区发现的，研究人员怀疑这些结核可能通过催化水分子的分裂在氧气的产生过程中发挥了作用。该研究结果发表在《自然地球科学》1上。
“除了光合作用，地球上还有另一种氧气来源，”这项研究的共同作者、英国奥本苏格兰海洋科学协会的海底生态学家 Andrew Sweetman 表示——尽管这种氧气产生的机制仍是一个谜。他说，这些发现还可能对理解生命的起源以及深海采矿对该地区可能产生的影响产生影响。
南丹麦大学奥登塞分校的生物地球化学家唐纳德·坎菲尔德说，这一观察“令人着迷”。“但我觉得很沮丧，因为他提出了很多问题，却没有多少答案。”
Sweetman 和他的同事在 2013 年的实地工作中首次注意到有些不对劲。研究人员当时正在研究克拉里昂-克利珀顿区的海底生态系统，该区域位于夏威夷和墨西哥之间，比印度还大，是开采富金属结核的潜在目标。在这样的探险过程中，团队会释放一个模块，该模块会沉入海底进行自动化试验。作者写道，到达那里后，模块会驱动圆柱形腔室向下封闭小块海底——以及一些海水——并创建“一个封闭的海底微观世界”。然后，着陆器会测量密闭海水中的氧气浓度在长达数天的时间内如何变化。
氧气流
如果没有任何光合生物向水中释放氧气，并且没有其他生物消耗氧气，那么舱内的氧气浓度应该会缓慢下降。Sweetman 在南大洋、北冰洋、印度洋和大西洋地区进行的研究中看到了这种情况。世界各地的海底生态系统都依赖于海面洋流携带的氧气，如果被切断，它们很快就会死亡。（大部分氧气来自北大西洋，并通过“全球传送带”输送到世界各地的深海。）
但在克拉里昂-克利珀顿区，仪器显示，封存水中的氧气含量变得更丰富，而不是更贫乏。起初，斯威特曼将读数归因于传感器故障。但在 2021 年和 2022 年的后续航行中，这种现象不断出现，并通过另一种技术的测量得到了证实。“我突然意识到，八年来，我一直忽略了这个可能令人惊奇的新过程，在 4,000 米深的海底，”斯威特曼说。
Sweetman 表示，产生的氧气量不小：腔内气体的浓度比富含藻类的地表水中的浓度还要高。Sweetman 调查过的其他地区均未发现多金属结核，这表明这些岩石在这种“暗氧”的产生过程中发挥了重要作用。
为了验证这一假设，研究小组在船上的实验室中重现了海底的情况。他们监测了从海底采集的样本（包括多金属结核），发现氧气浓度至少在一段时间内有所增加。“它们开始产生氧气，直到达到一定程度。然后它们就停止了，”Sweetman 说——大概是因为驱动水分子分裂的能量耗尽了。这留下了一个问题：这些能量来自哪里。如果结核本身充当电池——通过化学反应产生能量——它们早就耗尽了。
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