生命起源论要重写?研究发现海底金属产生「黑暗氧气」
科学家发表一项新研究指出,自然形成于海底的金属或许能产生氧气;这可能「彻底扭转」我们对于地球生命起源的理解。华盛顿邮报报导,「自然-地球科学」(Nature Geoscience)期刊22日刊登这项研究,发现由锰、铁等矿物组成的金属块,在完全黑暗中也能产生氧气。
有机体通常需要行光合作用产生氧气,但研究人员相信这些被称为「多金属结核」(polymetallic nodules)的物质产生的电化学(electrochemical)活动,可从海水提炼出氧气。这些金属块历经数百万年形成,大小约相当于一颗马铃薯。
研究主要作者史威特曼(Andrew Sweetman)2013年首次记录到太平洋海底的异常氧气读数,原本以为是仪器故障,但每次送修厂商都表示正常。
2021和2022年,史威特曼研究团队回到克拉里昂-克利珀顿断裂带(Clarion-Clipperton Zone);该区拥有大量多金属结核。他们将仪器沉到超过4000公尺深的海底,测量47小时以观察栖息微生物的耗氧量。结果发现,氧气非但没有下降,反而还上升,显示氧气产生大于消耗。
研究人员假设,多金属结核由不同金属组成,其电化学活动是仪器测到氧气生成的原因之一。研究共同作者汉恩(Tobias Hahn)形容,这就像一枚电池,电子从一个电极流向另一个电极,产生电流。
汉恩说:「我们认为地球上的生命是随光合作用的开始而诞生,因为氧气是通过光合作用在地球生成。事实上,这个通过电化学方式,将水分解成氧气和氢气的过程,可能为海洋提供氧气。这可能会改变生命起源的故事。」
研究新闻稿指出,这个结果挑战「长期以来只有光合作用生物,如植物和藻类,为地球提供氧气」的既定假设。但若这项发现被证实,「我们需要重新思考如何在水下开采像钴、镍、铜、锂和锰这样的原料,以免耗尽深海生命的氧气来源」。
锰等矿物被用于电池生产,是绿色能源转型的关键。深海采矿业者一直希望获得批准开采多金属结核。环保人士与许多科学家则认为,深海采矿可能破坏脆弱的海底生态系统,并影响海洋遏制气候变迁的能力。
汉恩表示,「我们就是不知道」通过该过程能产生多少「黑暗氧气」、它是如何影响多金属结核,以及需要多少结核才能实现氧气生产。尽管该研究方法坚实,但「缺乏对正在发生的事情及其过程的理解」。
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