全球首臺(tái)深海著陸器探究"暗氧"之謎——沒(méi)有陽(yáng)光如何產(chǎn)生氧氣

暗氧的發(fā)現(xiàn)顛覆了氧氣生產(chǎn)依賴陽(yáng)光的傳統(tǒng)認(rèn)知。

研究人員近日公布了兩款全球首創(chuàng)的深海著陸器，將用于探究暗氧的成因——這種氧氣在海洋表面以下數(shù)千英尺的完全黑暗環(huán)境中生成。據(jù)報(bào)道，這兩臺(tái)著陸器能承受地球表面1200倍的壓力。它們的外形類(lèi)似空間探索設(shè)備，旨在幫助揭開(kāi)海洋最保守的秘密之一——暗氧的起源。

暗氧現(xiàn)象最早于2013年由蘇格蘭海洋科學(xué)協(xié)會(huì)成員、安德魯·斯威特曼教授在太平洋克拉里昂-克利珀頓斷裂帶約13000英尺深的海床發(fā)現(xiàn)。2024年7月，斯威特曼的發(fā)現(xiàn)得到證實(shí)并發(fā)表后，這一現(xiàn)象重回聚光燈下。《自然·地球科學(xué)》刊載的研究表明，多金屬結(jié)核就像天然電池，能將海水分解為氧氣和氫氣。

這項(xiàng)由日本財(cái)團(tuán)主導(dǎo)的新研究項(xiàng)目再次邀請(qǐng)斯威特曼加入。他將與波士頓大學(xué)地質(zhì)學(xué)家、火星探測(cè)器資深研究員杰弗里·馬洛，以及西北大學(xué)首席化學(xué)家弗朗茨·蓋格組成研究團(tuán)隊(duì)。這項(xiàng)為期三年的計(jì)劃將調(diào)查氧氣如何在完全黑暗環(huán)境中形成。研究團(tuán)隊(duì)指出，多金屬結(jié)核（又稱(chēng)錳結(jié)核）含有鎳、鈷、錳等備受追捧的金屬。

這些發(fā)現(xiàn)或有助于解釋動(dòng)物生命如何分布在波濤之下數(shù)千英尺深處。"我們對(duì)地球的運(yùn)作機(jī)制仍知之甚少——這類(lèi)重大問(wèn)題通常只在外星探索中被提出，而非針對(duì)我們自己的星球。"馬洛表示。

為揭開(kāi)謎底，日本財(cái)團(tuán)暗氧研究計(jì)劃設(shè)計(jì)出兩臺(tái)高度專(zhuān)業(yè)化的著陸器，其外觀酷似空間探索設(shè)備。這兩臺(tái)以斯威特曼女兒命名的"艾麗莎"與"卡婭"著陸器，將探測(cè)結(jié)核是否自發(fā)與鹽、水作用產(chǎn)生電流，并研究這種現(xiàn)象是由生化過(guò)程驅(qū)動(dòng)，還是存在其他未知因素。

研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃今年晚些時(shí)候在太平洋中部克拉里昂-克利珀頓斷裂帶部署這兩臺(tái)著陸器，同時(shí)搭配部署一臺(tái)水生渦流協(xié)方差著陸器，通過(guò)測(cè)量該區(qū)域氧氣"通量"來(lái)識(shí)別氧氣生成模式。

兩臺(tái)著陸器將采集水樣、測(cè)量結(jié)核周?chē)娀顒?dòng)并投放化學(xué)示蹤劑，同時(shí)尋找可能解釋黑暗環(huán)境中氧氣生成的電化學(xué)或生物過(guò)程跡象。斯威特曼強(qiáng)調(diào)："這是英國(guó)唯一能抵達(dá)海洋最深處的研究設(shè)備，是一項(xiàng)真正具有全球意義的研究倡議。"

聯(lián)合國(guó)教科文組織政府間海洋學(xué)委員會(huì)已將此項(xiàng)目列為聯(lián)合國(guó)海洋十年活動(dòng)予以支持。馬洛表示："鑒于微生物在進(jìn)化過(guò)程中發(fā)展的驚人能力，我們迫切想了解它們?cè)诙嘟饘俳Y(jié)核內(nèi)部的具體活動(dòng)。"

蓋格指出，團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室使用回收結(jié)核的受控實(shí)驗(yàn)中已檢測(cè)到顯著電壓，但尚不清楚在深海極端高壓環(huán)境下電勢(shì)如何形成以及氧氣如何產(chǎn)生。斯威特曼總結(jié)道："目前已發(fā)現(xiàn)海洋中多個(gè)可能存在暗氧的區(qū)域，這項(xiàng)研究無(wú)論結(jié)果如何，都可能幫助我們解答關(guān)于地球生命的重大謎題，這令人無(wú)比振奮。"

研究團(tuán)隊(duì)近日在倫敦舉行的會(huì)議上首次展示了這兩臺(tái)世界首創(chuàng)的深海著陸器，同時(shí)展出了用于探測(cè)暗氧現(xiàn)象的特制技術(shù)設(shè)備。

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