深海海底發(fā)現(xiàn)氧氣

在太平洋的幽深海底，陽光難以觸及的黑暗中，隱藏著一種神秘的現(xiàn)象——一種被稱為“暗氧”的氧氣釋放過程。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了我們對(duì)氧氣來源的傳統(tǒng)認(rèn)知，即氧氣主要通過光合作用產(chǎn)生。

一項(xiàng)發(fā)表在《自然-地球科學(xué)》雜志上的研究揭示了另一種可能的氧氣來源，這一過程發(fā)生在一片古老的多金屬結(jié)核區(qū)域。這些多金屬結(jié)核，大小如李子，散布在海底，它們可能在催化水分子分解并產(chǎn)生氧氣的過程中發(fā)揮作用。英國蘇格蘭海洋科學(xué)協(xié)會(huì)的海底生態(tài)學(xué)家Andrew Sweetman和他的團(tuán)隊(duì)在2013年的一次實(shí)地調(diào)查中首次注意到了這一現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)，他們正在研究太平洋克拉里昂-克利珀頓區(qū)的海底生態(tài)系統(tǒng)，這個(gè)區(qū)域比印度還要大，是開采多金屬結(jié)核的潛在區(qū)域。

Sweetman和他的團(tuán)隊(duì)使用了一個(gè)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)?zāi)K來研究這一現(xiàn)象。該模塊能夠封閉一小部分海域，測(cè)量封閉海水中的氧氣濃度隨時(shí)間的變化。在其他海洋地區(qū)，由于沒有光合作用，封閉海水中的氧氣濃度通常會(huì)逐漸下降。但在這片區(qū)域，氧氣濃度卻意外地上升了。

起初，Sweetman懷疑是傳感器出現(xiàn)了故障。然而，在隨后的幾年里，這一現(xiàn)象在多次調(diào)查中得到了重復(fù)觀察和驗(yàn)證。這一發(fā)現(xiàn)促使Sweetman等人重新審視了這片海底區(qū)域，他們推測(cè)多金屬結(jié)核可能是“暗氧”現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中重建了海底條件，并使用采集的海底樣本進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，這些多金屬結(jié)核確實(shí)能夠催化水分子分解，產(chǎn)生氧氣。研究人員測(cè)量了多金屬結(jié)核表面的電壓，發(fā)現(xiàn)存在高達(dá)0.95伏特的電壓差。雖然這未達(dá)到水分子分解所需的1.5伏特電壓，但多金屬結(jié)核通過串聯(lián)，理論上可以產(chǎn)生更高的電壓。

這一發(fā)現(xiàn)不僅為我們提供了一種新的氧氣來源，也為深海采礦活動(dòng)提出了新的考慮。如果多金屬結(jié)核被移除，依賴這些氧氣的生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)面臨崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在開展深海采礦之前，研究人員需要繪制氧氣產(chǎn)生區(qū)域的地圖，以評(píng)估采礦活動(dòng)可能帶來的影響。

此外，這一發(fā)現(xiàn)還可能對(duì)化學(xué)和能源領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。美國西北大學(xué)化學(xué)家Franz Geiger指出，這些多金屬結(jié)核可能為我們提供了一種新的催化劑，有助于我們制造更好的催化劑，甚至可能開發(fā)出新的能源技術(shù)。

總的來說，這一研究揭示了自然界中一種全新的氧氣產(chǎn)生機(jī)制，為我們理解地球生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和多樣性提供了新的視角。同時(shí)，它也提醒我們?cè)陂_發(fā)和利用自然資源時(shí)，需要更加謹(jǐn)慎和負(fù)責(zé)任。隨著對(duì)這一現(xiàn)象的進(jìn)一步研究，我們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于地球生命起源和演化的線索，以及新的技術(shù)和應(yīng)用的可能性。