太平洋底部有某种东西正在排出大量氧气，而在完全缺乏阳光的深处，光合作用根本不可能进行。

这种现象是在一个被称为多金属结核的古老李子大小的地层覆盖的地区发现的，这种地层可能通过促进水分子的分裂来催化氧气的产生。结果在自然地球科学 1发表。

研究合著者、英国奥本苏格兰海洋科学协会的海底生态学家安德鲁·斯威特曼（Andrew Sweetman）说：“除了光合作用之外，地球上还有另一种氧气来源。”尽管这种氧气产生背后的机制仍然是个谜。他说，这些发现还可能对理解生命是如何开始的以及生命的可能影响产生影响。 深海采矿 在该地区。

欧登塞南丹麦大学生物地球化学家唐纳德·坎菲尔德说，这一观察结果“令人着迷”。 “但我觉得这令人沮丧，因为它提出了很多问题，却没有提供很多答案。”

斯威特曼和他的合作者在 2013 年的实地工作中首次注意到一些差异。研究人员正在研究该地区的海底生态系统。 克拉里昂-克利珀顿区 位于夏威夷和墨西哥之间，面积比印度大，是开采富含金属结核的潜在目标。在此类探险中，该团队释放了一个沉入海底的模块来进行自动化实验。作者写道，该模块在那里驱动圆柱形腔室，以密封海底的一小部分以及一些海水，并创建“海底的封闭缩影”。然后，“着陆器”测量密封海水中的氧气浓度在长达几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，并且有任何其他生物消耗气体，室内的氧气浓度就会缓慢下降。斯威特曼在南洋、北冰洋、印度洋以及大西洋地区进行的研究中观察到了这一点。世界各地的海底生态系统的存在依赖于洋流从地表携带的氧气，如果被切断，它们很快就会死亡。 （大部分氧气来自北大西洋，通​​过“全球传送带”输送到世界深海。）

但在克拉里昂-克利珀顿地区，仪器显示，被关闭的水域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错误。但这种现象在 2021 年和 2022 年的后续探险中一次又一次发生，并通过使用替代技术的测量得到证实。 “我突然意识到，八年来我一直忽视这个位于 4,000 米深的海底、可能令人惊奇的新过程，”斯威特曼说。

Eine detaillierte Ansicht einer Knolle auf einer Petrischale.

斯威特曼说，产生的氧气量并不小：室内的气体浓度比富含藻类的地表水中的气体浓度还要高。斯威特曼检查的其他地区均未含有多金属结核，这表明这些岩石在这种“暗氧”的产生中发挥着重要作用。

作为对这一假设的第一次检验，研究小组在船上的实验室中重现了他们在海底发现的条件。他们监测了从海底收集的样本（包括多金属结核），发现氧气浓度至少暂时增加了。斯威特曼说：“它们开始产生氧气，达到一定程度后就会停止。”这可能是因为驱动水分子分裂的能量耗尽了。这就提出了这个能量从何而来的问题。如果块茎本身充当电池——通过化学反应产生能量——它们早就耗尽了。

电位

但结核可以充当催化剂，使水分解并形成分子氧。研究人员测量了块茎表面的电压，发现电压差高达 0.95 伏。斯威特曼说，虽然这与分裂水分子所需的 1.5 伏电压不太接近，但原则上可以产生更高的电压，类似于通过串联两个电池使电池电压加倍的方式。

该研究的合著者、伊利诺伊州埃文斯顿西北大学的化学家弗兰兹·盖格表示，目前尚不清楚该反应是否也会产生分子氢（工业电解槽反应中需要催化剂的作用），或者在水中释放质子，同时将剩余的电子推到别处。但他说，这种理解最终可能会产生有用的应用。 “也许海底有一个蓝图可以帮助我们制造更好的催化剂。”

英国圣安德鲁斯大学的生物地球化学家伊娃·斯图肯表示，这些结果也可能对在太阳系外行星的光谱中寻找可能生命特征的提议产生影响。 “O的存在2“其他行星上的气体可能需要格外谨慎地解释，”她说。

斯威特曼说，在深海采矿开始之前，研究人员应该绘制出氧气产生区域的地图。否则，如果结核被移除，依赖氧气的生态系统可能会崩溃。 “如果产生大量氧气，这对生活在那里的动物来说可能很重要。”