令人震惊的发现：深海中新发现的氧气来源让专家们大吃一惊
在深海中的锰结核需要约一百万年才能增长几毫米。在对太平洋海底的调查中，研究人员几乎不敢相信自己的眼睛：他们在4000米深处发现了一个以前未知的氧气来源。这一惊人的发现可能会彻底颠覆我们对深海情况的既有认知。
这项研究的正文只有两页——但它却推翻了一个存在数十年的基本假设。而且它可能为逐渐接近现实的深海采矿投下新的光芒：一个由国际研究团队在大约4000米深的太平洋海底发现了一个全新的氧气来源，并解开了其背后的潜在机制。
“这是一个令人震惊的发现，”阿尔弗雷德-韦格纳研究所（AWI）的深海研究员费利克斯·扬森说道，他并未参与发表在《自然地球科学》上的这项研究。“这将颠覆我们迄今为止的所有认知。”
在这项研究中，苏格兰海洋科学协会（SAMS）的安德鲁·斯威特曼领导的研究团队研究了深海采矿的潜在影响，并在所谓的克拉里昂-克利珀顿区（CCZ）进行了测量。这片区域位于墨西哥和夏威夷之间，沿着北纬10度线延伸数千公里，深处蕴藏着丰富的矿产资源——包括镍、钴、锂和铜。这些珍贵的资源用于制造电池和手机等产品。特别著名的是在这里大量生长的锰结核，它们像土豆一样散布在泥泞的海床上。
对异常氧气值的惊讶
在海床上放置的小型探测舱中，研究团队发现了异常的氧气值。通常情况下，水中的氧气浓度为180微摩尔（μmol）每升，但在这些探测舱中，浓度上升到了800微摩尔。
起初，这引发了难以置信的惊讶。“当我们得到这些数据时，首先想到的是传感器出了问题。每一项深海研究都表明，那里氧气只会被消耗，而不会生成。”斯威特曼说道。“我们重新校准了传感器，但在十年间，这些奇怪的氧气值始终存在。”
当其他方法也确认了这一惊人的结果后，团队找来了美国伊利诺伊州西北大学的化学家弗朗茨·盖格。2019年，这位出生于柏林的科学家在《美国国家科学院院刊》上报告说，锈与盐水结合能产生电力。推测类似的过程可能也参与了氧气的生成。
深海中的“地质电池”
众所周知，1.5伏特的电压足以进行所谓的海水电解——即将水分解成氢气和氧气。在盖格的实验室中，团队研究了从海底采集的锰结核。在与海水结合时，研究人员测得单个结核能产生高达0.95伏特的电压。而多个结核一起能产生超过电解所需的电压。“看起来我们发现了一个天然的‘地质电池’，”盖格说道。
“这些测量结果非常可靠，”汉诺威联邦地球科学和自然资源研究所（BGR）的合著者塞巴斯蒂安·福克斯说道。他们使用了不同的方法，证明了在海床和实验室中都存在氧气生成。然而，仍有一些问题未解：例如，仪器的放置和操作可能会影响结果——而且在最初显著增加后，氧气量保持在一个稳定水平。“我们目前还不了解氧气生成的确切范围和时间，”福克斯说道。这需要进一步的研究。
AWI的专家扬森也强调了这一点：“我们不能开始将现在测得的量级进行放大。首先需要确定新发现的过程是否以及在哪里发挥作用。”这种现象可能也只是局部的。
深海采矿仍具争议
尽管如此，这一发现对深海采矿意味着什么仍是一个问题。因为繁琐且极具争议的深海矿产资源商业开采正逐渐成形：今年1月，挪威议会批准开放一个北极地区的大陆架用于海底矿产的勘探和开采。太平洋岛国瑙鲁也早前宣布，将与加拿大公司The Metals Company（TMC）合作，计划从海底开采锰结核。
尽管BGR专家福克斯认为深海采矿不会立即到来，但像中国和太平洋岛国瑙鲁这样的国家非常活跃：“深海采矿会到来。我们是一个对资源有巨大需求的社会。”
环保人士担心不可预见的后果
批评者和环保人士早已警告，商业开采深海资源会对那里的生态系统带来不可预见的危险，这些生态系统数亿年来基本未受干扰。例如，锰结核仅增长几毫米就需要约一百万年。它们的表面为在泥泞海床中生存的生物如海绵提供了一个坚固的基质。而深海珊瑚或建造钙质管的蠕虫也在结核上生长。海参在其中漂浮，深海螃蟹和最大可达45厘米的巨型等足类动物（Bathynomus）在其中爬行。
尽管贫营养的深海中可能只有相对较少的个体，但却有极高的物种多样性。2023年，一项研究在《当代生物学》杂志上估计，克拉里昂-克利珀顿区有5580种动物，其中90%尚未被描述。
德国在太平洋的干扰项目Discol（Disturbance and Recolonization）显示了这个系统的敏感性。1989年，研究人员在距离加拉帕戈斯群岛东南约650公里的地方，在4100米深处实验性地翻耕了一平方公里的区域——这类似于开采锰结核时的操作。26年后，海床上的耕作痕迹依然可见。分析显示，甚至连细菌活动都没有恢复。
到2025年，总部位于牙买加金斯顿的国际海底管理局（ISA；International Seabed Authority）将与各国代表、研究人员和非政府组织共同制定有约束力的深海采矿法规。“每一个字都在激烈讨论中，”福克斯说道。
“我们必须重新思考如何开采这些材料”
环保组织的警告可能随着当前的研究而进入一个新维度：“多个大型矿业公司希望在3000至6000米深的海底提取珍贵元素，”化学家盖格说道。“我们必须重新思考如何开采这些材料，而不减少深海生命的氧气来源。”
AWI研究员扬森仍然最关心的是，深海采矿将如何影响这些区域的生物群落和物种多样性。“可以预见，采矿会根本改变深海群落的生存条件。”
这位专家认为，尽管这一新发现的机制极具革命性，但它不会从根本上改变深海的氧气预算。“但这说明了我们对这个生境还有很多未知。因此我们应该谨慎行事。” 这项研究的发现确实令人震惊，并可能对我们理解深海生态系统和氧气生成来源产生深远影响。在深海中的氧气生成机制之前，科学界普遍认为深海氧气主要是通过植物光合作用产生的，而这一过程在深海区域非常有限。
该研究揭示了在4000米深的太平洋海底，一种新的氧气来源可能与锰结核的电化学反应有关。这相当于发现了一种“地质电池”，它在特定环境下能够产生氧气，这为进一步研究深海的生态不仅提供了新的视角，也引发了对商业开采深海资源的重新考虑。
尤其是在德国等国家对深海采矿持谨慎态度的背景下，这一发现提醒我们在进行深海资源开发时需非常小心。环保人士和研究者们的担忧是有道理的，因为深海生态系统的脆弱性和生物多样性并不容忽视。
未来，国际海底管理局（ISA）将制定深海矿产资源的开采法规，这将是一个全球性合作的重要步骤。在此过程中，如何平衡资源开采与生态保护，将是各国需要认真面对的问题。
【本帖内容由人工智能提供，仅供参考，DOLC GmbH 不负任何责任。】
页:
[1]